具体实施方式

现在将参考轴向磁通电动机100来描述本公开的实施例。虽然描述了电动机100，但是应意识到的是，本公开可以同样地在诸如发电机的其他类型的轴向磁通电机中实施。

轴向磁通机概述

图1A和图1B示出轴向磁通电动机100的主要组件。轴向磁通电动机100包括定子组合件1、设置在定子组合件1的相对两侧上的两个转子2a，2b，以及轴3。轴包括驱动端3a和非驱动端3b。转子2a，2b固定地安装到轴3。在使用中，轴向磁通电动机100的定子1保持静止，并且转子2a，2b和轴3相对于定子1一起旋转。应意识到的是为了清楚起见，在图1A和1B中省略了通常存在于电动机100中的各种组件，诸如转子盖板和用于将定子连接到电源的装置

尽管图1A-图1B示出了两个转子2a，2b和单个定子1，但是应意识到的是，其他构造也是可能的。例如，转子2a，2b之一可以在两个轴向对准的定子之间共享。即，可以有两个定子和三个转子，其中三个转子之一在两个定子之间共享。

图2A和图2B示出不带定子组合件1的电动机100的转子2a，2b和轴3。从图2B特别清楚的是，每个转子2a，2b包括多个周向分布的永磁体21、22、23、24。磁体21、22、23、24例如是诸如NdFeB磁体的稀土磁体。周向相邻的磁体，诸如永磁体21和22具有相反的极性。即，每个北极23在周向上与两个南极22、24相邻，并且每个南极22在周向上与两个北极21、23相邻。

尽管在图2A和2B中不能看到，但是转子2a，2b被安装成使得相对的永磁体具有相反的极。即，转子2a上的北极面对转子2b上的南极，以及反之亦然。因此，两个转子2a，2b的磁体在两个转子2a，2b之间产生具有磁通轴向线的磁场。

如本领域技术人员将理解到的是，本文描述的定子组合件1是无轭的但不是无铁的。轭是存在于一些定子中的附加结构元件，用于引导转子磁场的相对极之间的磁通线。即，轭完成了定子内的磁路。由于本文所述的轴向磁通机100利用一对相对的转子2a，2b，它们的相对的永磁体具有相反的极性，因此不需要轭来完成磁路，因为磁通是单向的。具有无轭的定子减少了轴向磁通机的总重量，这在许多实际应用中是非常有益的。另外，由于在轭区域中没有归因于磁通密度变化的损耗，因此它提高了效率。

转子2a，2b的两个相邻的永磁体21、22的中心的周向(角)间隔α限定轴向磁通电动机100的极间距。注意，永磁体的平均跨度β可以等于或小于电动机100的极间距α。在图2A-2B中，相邻的磁体由非磁性间隔件隔开，因此永磁体21-24的平均跨度β小于电动机100的极间距α。在一个示例中，β约为α的3/4。可以选择β与α的比率以减小定子1中永磁通密度的周向、空间谐波失真。如将意识到的那样，提供非磁性间隔件以使永磁体21-24的跨度β小于电动机100的极间距α不是必需的。例如，永磁体21-24可以使用粘合剂等在它们所需的间隔开的位置处固定至转子。

图2A-图2B中所示的转子2a，2b具有十六个周向分布的永磁体21-24，并且因此具有十六个极。然而，这仅是示例，并且在实践中可能大于或小于十六个极，部分地取决于预期的应用。例如，极通常成对存在(因此，通常存在偶数个极)，并且极的数量在一定程度上受转子2a，2b半径的限制，这将取决于适合于预期应用的电动机的尺寸。转子2a，2b可以例如具有八个极或三十二个极。

转到图3，其以附加的细节示出图1-2的轴向磁通电动机100的横截面视图。由于本文所述的发公开主要涉及定子组合件1的导电组件10，下面将参考图4-12对其进行更详细的描述，因此将仅提供图3的组件的简要概述。本领域的那些技术人员将熟悉诸如轴向磁通电动机100之类的轴向磁通机的组件，并且还将意识到的是，并非图3中所示的所有特征对于轴向磁通机都是必不可少的，并且这些特征可以多种不同方式来实施。

除了定子1，驱动端转子2a，非驱动端转子2b和轴3之外，图3还示出驱动端转子盖板4a和非驱动端转子盖板4b，它们包围转子2a，2b并且通常密封电动机100以防止外物进入。转子间隔环4c将转子2a，2b间隔开。O形环密封件8a，8b和动态密封件9进一步密封电动机100的内部。转子2a，2b的旋转由驱动端轴承6a和非驱动端轴承6b辅助，驱动端轴承6a和非驱动端轴承6b在转子2a，2b的永磁体和定子1之间保持空隙5。还示出编码器组合件7，该编码器组合件7包括编码器安装座71、轴上位置编码器72和相关联的编码器传感器磁体73。

导电线圈和定子

现在将参照图4-图12描述定子组合件1的包括导电线圈12的导电组件10。应意识到的是，尽管描述了具有特定数量的定子极11、导电线圈12和电流相的特定示例，但这并不旨在限制权利要求的范围。

简单地转向图12A至图12C，示出定子组合件1，可以看出该定子组合件1包括容纳定子1的导电组件10的环状或环形的定子壳体20。定子组合件1的芯包括定子的导电组件10的径向延伸的有源部段和为叠片组形式的磁通引导件30，其中由转子磁体提供的轴向磁通与流动通过导电组件10的径向流动的电流相互作用，以产生使转子2a，2b旋转的转矩。为叠片组形式的磁通引导件30定位在芯的导电组件10的径向延伸的有源部段之间的空间中，所述磁通引导件30可以包括被电绝缘件包围的晶粒取向的电工钢板。为叠片组形式的磁通引导件30用于在载流导体之间引导由永磁体21-24产生的磁通。

现在转向图4A至图4C，示出导电组件10(从现在开始将其简称为“定子10”)，未示出定子壳体20或为叠片组形式的磁通引导件30。如从图4C的自顶而下的视图可以最佳地意识到的那样，定子10具有分布的绕组，并且包括多个(在该情况下为16个)周向分布的定子极11a，11b，……，11p，每个定子极包括多个导电线圈12。每个导电线圈12经由连接装置15、16连接到多相电源的一个相，在该示例中，连接装置15、16采用母线的形式。在该特定示例中，定子10被配置为与三相电源一起使用，使得定子的每个极11a-11p具有三个导电线圈12。

将意识到的是，在具有十六个极11a-11p和每个极具有三个导电线圈12的情况下，图4A-图4C的定子10具有总共48个周向分布的导电线圈12。但是，从图4C的从上向下的视图可以看出，该定子10实际上具有96个径向延伸的有源部段。此外，从图4B的侧视图可以看出，存在轴向偏移的两层径向延伸的有源部段，总共提供192个径向延伸的有源部段。其原因从图5-图9的描述将变得显而易见。总之，每个导电线圈12包括一个或多个导电元件120，每个导电元件包括一对轴向偏移的径向延伸的有源部段。图4A-图4B的定子10的每个导电线圈12包括两个这样的导电元件120，并且由于每个导电元件120包括一对轴向偏移的径向延伸部段，所以导致总共192个径向延伸的有源部段。

定子10的导电组件可以由一种或多种导电材料的任意组合制成。然而，导电组件10优选地由铜制成。

图5A-图5D是单个导电元件120的各种视图。如上所述，并且如将在下面更详细地解释说明的那样，每个导电线圈12由一个或多个导电元件120组成。将意识到的是，在每个导电线圈12由一个导电元件120组成的情况下，导电线圈12和导电元件120是等同的。图6A-图6D示出由两个导电元件120和120'组成的导电线圈12，下面将对其进行描述。

返回到图5A-图5D，从图5A的从上到下的视图可以最佳地意识到，其中旋转轴线垂直于页面的平面，导电元件120包括一对周向间隔开的、径向延伸的有源部段121a，121b。这些径向延伸的有源部段121a，121b之所以被称为“有源”部段是因为当导电线圈12位于定子中时，它们设置于定子芯内，并因此与由转子2a，2b的磁体提供的磁场相互作用。将意识到的是，由于有源部段在大致径向方向上延伸，该径向方向大致垂直于芯中的轴向通量，所以磁链至少接近于最大化。

两个有源部段121a，121b通过其被间隔开的角度γ将被称为线圈跨度。线圈跨度可以与极间距α(由转子的永磁体的中心之间的角度定义)相同或不同(小于或大于)。优选地，线圈跨度γ小于极间距α。例如，γ可以约为α的5/6。通过使γ小于α，可以实施绕组的短节距，这减小绕组磁通势(mmf)的空间谐波含量。

转到图5E和图5F，它们示出十六极、三相定子10'，其类似于图4A-图4C的定子10，但是不同之处在于定子10'的每个线圈12仅具有一个导电元件120(一对有源部段121a，121b)。即，在图5E和图5F中，线圈12和导电元件120是等同的。像定子10一样，定子10’的导电线圈120a，120b，120c围绕定子沿周向分布，并且周向相邻的线圈在周向上重叠。

如从图5E中特别清楚的是，线圈120a，120b，120c的周向重叠限定线圈的有源部段之间的周向空间。这些在径向方向上是细长的周向空间可以接收磁通引导件30。诸如标记的空间141a，141b，141c之类的空间将被称为第一类型的空间。可如以看出的那样，在不同线圈的有源部段之间限定了第一类型的空间141a，141b，141c。例如，空间141b在线圈120a的两个有源部段之一与线圈120c的两个有源部段之一之间。然而，应意识到的是，限定第一类型的特定空间141a，141b，141c的两个线圈可以取决于各种因素，包括每个定子极的相数，极数和所选的线圈跨度γ。

现在返回图5A-图5D，如从图5B和图5D可以看出的那样，两个有源部段121a，121b在轴向上从彼此偏移。这有利于导电线圈12在周向方向上的堆叠，并且还有利于导电元件120的周向堆叠，其中每个导电线圈12具有多个导电元件120。如将参考图14更详细地论述的那样，这允许对于更多的定子极和每极每相更多的槽，这两者都可以提供更高的效率。此外，绕组可以容易地短节距。

如在图5B，图5C和图5D的每一幅图中可以看出的那样，每个导电元件120由连续长度的缠绕导体形成。导体长度的最外侧绕组终止于第一连接部分128处，该第一连接部分128将被称为外部尾部128。外部尾部128基本平行于轴向方向延伸。如将在下面更详细地描述的那样，这有助于将线圈12方便地连接到多相电源。最内侧的绕组匝部分终止于第二连接部分129处，该第二连接部分129将被称为内部尾部129。

如在图5B，图5C和图5D的每一个中还可以看出的那样，将形成导电元件120的一定长度的导体缠绕成使得存在平行于电机的旋转轴线堆叠的多个绕组匝部分131a，131b。垂直于每个有源部段121a，121b的径向方向的所得导电元件120的横截面是细长的，其主要尺寸平行于旋转轴线。在图5A-图5D的示例中，存在十四个轴向堆叠的绕组匝部分131a，131b，但是这并不旨在限制本公开，因为其他数量是同样可能的。

图5G，图5H和图5I示出如何通过缠绕一定长度的导体来形成导电元件120。如图5G中所示，导体在单个平面中围绕一对支撑元件301、302(其垂直地伸出页面的平面)缠绕，从而形成具有多个(在这种情况下为十四个)匝或层的扁平平坦绕组。从图5H和图5I最佳地意识到的绕组是扁平的。最里侧的绕组终止于内部尾部129处，以及最外侧的绕组终止于外部尾部128处。

已经形成了图5G-图5I中所示的扁平绕组，通过将扁平绕组弯曲或变形为图5A-图5D中所示的形状来形成导电元件120的三维形状。如本领域中已知的那样，可以使用弯曲工具来执行弯曲。例如，具有轴向偏移的内部凸形轮廓块的弯曲工具可以推压抵靠外部凹形形状以使得扁平绕组弯曲，从而使有源部段从彼此轴向偏移。外部尾部128和内部尾部129可以根据需要单独地弯曲。

为了使弯曲过程更容易，可以首先赋予扁平绕组额外的强度，使得绕组在弯曲期间保持其形状。在一个示例中，导体具有热激活或溶剂激活的外部粘结层，使得在缠绕之后，匝/层可以粘结在一起以保持形状。

应意识到的是，特别是从图5G-图5I可以看出的那样，可以以各种不同的方式缠绕导电元件120，并且所示出的特定绕组并不旨在限制本公开。

一些替代方案包括：

-虽然图5G中的绕组已经以逆时针方向围绕支撑元件301、302缠绕，但是导体的长度可以同样地以顺时针方向缠绕。

-虽然绕组的最外侧的匝终止使得外部尾部128通入导电元件120的有源部段121a，121b内，但这不是必然的。外匝可以在匝的任何点处终止，例如使得外部尾部128通入匝的回路部段而不是有源部段内。

-尽管在图5中示出十四个轴向堆叠的绕组匝，但是可能会多于或少于十四匝。

-虽然绕组是一匝/层的厚度(特别是参见图5H)，但其厚度可能超过一匝/层。在这种情况下，每个导电元件120将包括多个周向堆叠的绕组匝部分。尽管周向堆叠的绕组匝部分的任何数量都是可能的，但是该数量优选地小于轴向方向上的绕组匝部分的数量，使得导电元件120的横截面(其垂直于每个有源部段121a，121b的径向方向)仍然具有平行于旋转轴线的主要尺寸。例如，轴向堆叠的匝的数量与周向堆叠的匝的数量之比可以大于三，并且可以优选地大于五。

如从上面将意识到的那样，在使用中，电流将在相反的方向上(即，平行于径向延伸方向的向内和向外)沿着导电元件120的两个有源部段121a，121b流动。电流方向的逆转由绕组匝部分131a，131b的外部回路部段122和绕组匝部分131a，131b的内部回路部段125提供。每个外部回路部段122包括第一部分123和将有源部段121a，121b连接到第一部分123的一对第二部分124a，124b(其一个对应一对有源部段121a，121b中的每一个)。类似地，每个内部回路部段125包括第一部分126和将有源部段121a，121b连接到第一部分126的一对第二部分127a，127b(其一个对应一对有源部段121a，121b中的每一个)。

如从图5B，图5C和图5D可以看出的那样，外部的第一部分123一起形成线圈元件120的外部部分133，其表面基本上平行于旋转轴线。在图5A-图5D的特定示例中，外部的第一部分123是大致半圆形的，并且因此外部部分133是大致平坦的半圆盘133，但是其他形状也是可能的。例如，每个外部的第一部分123可以具有与矩形的三个边相对应的形状，使得它们一起形成具有平坦矩形表面的外部部分133。作为另一个示例，由外部的第一部分123形成的导电元件120的外部部分133不必是平坦的或平面的：这在图5J中示出，其示出具有外部部分133”的导电元件120”，外部部分133”的具有弯曲的轮廓因此具有弯曲的表面。图5K示出包括这种导电元件的定子10”的平面视图，可以将其与图4C进行比较(尽管注意，定子10”没有示出任何连接装置15、16)。

由外部的第一部分123形成的表面133由于其相对大的表面积而可用于促进冷却。此外，由于线圈120的外部部分133基本平行于旋转轴线，因此定子壳体20可设置有轴向延伸的孔25，该孔25轴向地接收线圈元件120'，120”的外部部分133以提供机械锁定并改善冷却效果。这将在下面更详细地解释说明。

内部的第一部分126一起形成线圈元件120的内部部分136。图5B-图5D中所示的内部部分136与上述的外部部分133基本相同，并且类似于上述的外部部分133可以平行于旋转轴线，并且其可以具有各种形状和轮廓。然而，内部部分136通常将在线圈12的冷却和堆叠中起较少的作用，因此内部部分126可以被配置为减少每个导电元件120的导体的总量以降低成本。

关于外部的第二部分124a，124b和内部的第二部分127a，127b，尽管它们在图5A-图5D中看起来基本笔直，但实际上它们是稍微弯曲的。具体地，每个外部的第一部分124a，124b的形状是第一渐开线的一部段，并且因此第一部分124a，124b一起形成线圈元件120的外部基本渐开线部分134a，134b。类似地，每个内部的第二部分127a，127b的形状是第二渐开线的一部段，并且因此第一部分127a，127b一起形成线圈元件120的内部基本渐开线部分137a，137b。将参考图6A-图6D对渐开线的重要性进行描述。

尽管上面已经描述了通过缠绕一定长度的导体来形成导电元件120，但这不是必需的。导电元件120可以其他方式制造，包括通过一体地形成。

此外，虽然图示的元件120是来自一定长度的导体的缠绕的并且包括成叠绕组匝部分131a，131b，但这是优选的，而不是必需的。例如，代替轴向延伸的成叠的绕组匝部分131a，131b，每个导电元件120可以由单个轴向延伸的导电条带形成。在一些情况下，单个轴向延伸的导电条带可能比多个轴向堆叠的绕组匝部分131a，131b更优选，但是，如将在下面所述，堆叠的绕组匝部分131a，131b的使用有利地有助于减轻集肤和邻近效应，否则集肤和邻近效应会导致损耗增加。

如上所述，每个导电线圈12可以仅包括一个导电元件120。但是，出于下面将更详细解释说明的原因，每个导电元件优选地包括两个或更多个周向重叠的导电元件。现在将参考图6A-图6D描述包括两个周向重叠的导电元件120、120'的导电线圈的示例。

图6A示出包括两个导电元件120、120'的导电线圈12的上方和下方视图。两个导电元件120、120'中的每个的特征与以上参考图5A-图5D描述的单个导电元件120的特征相同，因此将不再对它们的特征进行描述。

为了形成导电线圈12，两个相同的导电元件120、120′在它们的内部尾部129、129′处串联电连接在一起。在本文所示的示例中，内部尾部129、129'使用套圈130连接。然而，存在连接内部尾部129、129'的其他方式，诸如钎焊或焊接。为了连接两个元件120、120'，两个导电元件120、120'之一围绕在图6A的页面平面中竖直延伸的轴线旋转180°，使得两个导电元件120、120'的外部尾部128、128'在相反的方向上，并且内部尾部129、129'相邻并且因此容易通过套圈130连接。可替代地，包括两个导电元件的导电线圈12可以一体地形成为单件。

所得的导电线圈12具有两对周向重叠的、间隔开的有源部段121a，121b；121a'，121b'。值得注意的是，两对有源部段的重叠限定两个空间142a，142b。第一空间142a限定在线圈12的第一导电元件120的一个(第一)有源部段121a和线圈12的第二导电元件120'的一个(第一)有源部段121a'之间。第二空间142b限定在线圈12的第一导电元件120的另一个(第二)有源部段121b和线圈12的第二导电元件120'的另一个(第二)有源部段121b'之间。即，两个空间142a，142b是同一线圈12的两个不同对的有源部段121a，121b；121a′，121b′的相邻的有源部段121a，121a'；121b，121b'之间的周向空间。这种类型的空间将被称为第二类型的空间。像第一类型的空间一样，第二类型的空间142a，142b提供用于以叠片组形式的磁通引导件30的空间。这使构造定子组合件1更容易，并且还增加定子组合件1的每极每相的槽数，这可以提高电动机的效率。

现在已经描述了第一类型的空间141a-141c(即，在不同线圈的有源部段之间限定的空间)和第二类型的空间142a-142b(即，在同一线圈但不同对的有源部段之间限定的空间)，应注意，当在定子10中提供限定第二类型的空间的多个线圈12以限定第一类型的空间时，第一和第二类型的空间可以重合。这在图11A中最清楚地看到，该图示出十六极三相定子，其中每个线圈12包括两个导电元件120、120'。在图11A-图11B中仅示出了导电线圈12的一半，从而可以清楚地看到这些空间。第一类型的空间和第二类型的空间是否重合可以取决于许多因素，包括所选的线圈跨度γ，定子极的数量和相的数量。

返回到图6A-图6D，从图6A和图6B还可以看出，在外部回路部段122、122'的第二部分124a，124a'(其形成两个导电元件120、120'的一对外部渐开线部分134a，134a')之间存在间隙143a。同样，在外部回路部段122、122′的第二部分124b，124b′(其形成另一对外部渐开线部分134b，134b′)之间存在间隙143b。在内部回路部段125、125′的第二部分127a，127a′(其形成一对内部渐开线部分137a，137a′)之间还存在间隙144a。最后，在内部回路部段125、125′的第二部分127b，127b′(其形成了另一对外部渐开线部分137b，137b′)之间还存在间隙144b。由于渐开线的几何特性，这些间隙143a，143b，144a，144b的宽度沿着导电元件120、120′的渐开线部分的长度基本上保持恒定。对于线圈中的给定的额定值和损耗，这有利地减小电动机的所得直径。

尽管已经描述了具有两个导电元件120、120'的导电线圈12，但是应意识到的是，导电线圈12可以具有任意整数个导电元件120，包括多于两个。增加每个导电线圈12的导电元件的数量将增加由导电元件120的周向相邻的有源部段限定的第二类型的空间的数量，这又增加定子1中每极每相的槽的数量。这可导致定子磁场的产生，定子磁场具有更准确的正弦磁通密度以及不那么显著的谐波失真。这有利地减少了在转子2a，2b的永磁体中的涡电流的产生，这进而减少了加热损耗并且因此提供了更高的电动机效率。然而，将意识到的是，每个导电线圈12的导电元件120的数量通常将受到尺寸约束的限制。例如，对于给定的导体横截面(即，缠绕绕组的导线的横截面)和定子的给定半径，可以沿周向装配到单个线圈跨度γ内的导体数量是有限的。

如果线圈12要具有两个以上的导电元件，则可存在几个进一步的考虑。例如：

-如果通过连接多个导电元件120(例如，通过套圈130)来形成线圈，则可能优选的是提供几种类型的导电元件以促进相邻导电元件的更简单连接。例如，上述导电元件120可以用于两个周向外部的导电元件，因为它们的外部尾部128将被连接到电源。然而，在外部导电元件之间的一个或多个内部导电元件将在它们的内部尾部129和外部尾部128两者处连接到导电元件，因此可以设置第二种类型的导电元件以便于连接，第二种类型的导电元件具有以相对于内部尾部129的类似方式进行适应性改变的外部尾部128。可替代地，每个线圈12可以形成为一体的单元，而不是通过三个或更多个分开的导电元件的连接来形成。

-每个线圈12的两个导电元件120的整数倍可能优于每个线圈12的奇数个导电元件120。如果使用两个元件120的整数倍，则两个周向最外侧元件120的外部尾部128将如图6A-图6D中所示在相反的平行方向上指向。虽然这不是必需的，但是它使用连接装置提供了线圈12的更直接明了的连接，这将在下面参考图7-图10进行描述。

尽管已经描述了具有周向分布的线圈12的单个轴向层(具有带有轴向偏移的有源部段的线圈12的单层)的定子10，但是将意识到的是，每个定子可以具有多个轴向堆叠的线圈层。在这种情况下，每个层的第一类型的空间和/或第二类型的空间可以有利地基本在周向上重合。这将有利地允许轴向更长的磁通引导件30的插入，该轴向更长的磁通引导件30可延伸穿过多个轴向堆叠的层的轴向长度，从而在组装的简易性和速度方面提供进一步的增益。

将线圈连接到多相电源

现在将描述将多个周向分布的导电线圈12连接到多相电源的方式。应意识到的是，在实践中，存在许多不同的方式可以实现这一点，并且本领域技术人员将想到许多不同的方式。因此，本公开不限于任何特定的连接布置。然而，所描述的连接导电线圈12的方式提供了特别整洁的和组织良好的一组连接，所描述的连接导电线圈12的方式利用了连接装置15、16，在轴向上在垂直于旋转轴线的平面的上方/下方并且在轴向上在导电线圈的上方/下方提供连接装置15、16。此外，连接容易进行，这降低了不良连接的可能性，并且定子可以在不浸渍连接装置的情况下被树脂浸渍，这允许即使在浸渍定子组合件之后也可以检查并固定连接部。

首先参考图4B，存在在轴向上在垂直于电动机100的旋转轴线的平面上方并且在导电线圈12的上方提供的第一连接装置15。还存在在轴向上在垂直于电动机100的旋转轴线的平面的下方并且在轴向上在导电线圈12的下方提供的第二连接装置16。在定子10的情况下，定子10被配置成与三相电源一起使用，连接装置15和16包括针对三相中的每一相提供。但是，可以将其扩展为具有任意数量的相的多相电源。

在图4A-图4C的特定连接布置中，将其称为并联连接布置，连接装置15、16中的每个包括三个相连接部和一个星形连接部。即，第一连接装置15包括用于电源的第一相的第一相连接部151、用于电源的第二相的第二相连接部152、用于电源的第三相的第三相连接部153，以及星形连接部154。类似地，第二连接装置16包括用于电源的第一相的第一相连接部161、用于电源的第二相的第二相连接部162、用于电源的第三相的第二相连接部163，以及星形连接部164。

在所描述的示例中，相连接部151-153、161-163和星形连接部154、164为环形母线的形式，其外周边(尽管这同样可以是内周边)与导电线圈的轴向延伸的外部尾部128、128'基本重合。相连接母线151-153、161-163它们本身通过输入端1510-1530、1610-1630连接到电源。

在所示的并联连接布置中，每个导电线圈12通过将线圈12连接到连接装置15、16之一的相连接部之一(作为示例，相连接部151)和连接到另一个连接装置15、16的星形连接部(在该示例中为星形连接部164)而连接到电源的一个相。在图7A-图7C中示出一个导电线圈12到一个相连接部151和一个星形环164的连接，并且现在将参考图7A-7C对上述连接进行描述。

图7A-图7C示出一个导电线圈12，其具有两个导电元件120、120'，两个导电元件120、120'连接到来自第一连接装置15的第一相连接部151，并且连接到来自第二连接装置16的星形连接部164。由于导电线圈12的外部尾部128、128'沿轴向和相反方向延伸，并且由于母线151、164的周边与轴向延伸的外部尾部128、128'重合，因此外部尾部128、128'易于连接至连接部151、164。

为了使连接甚至更加容易，环形母线151、164设置有沿周向间隔开的接收装置151a-h，164a-x，用于接收线圈12的轴向延伸的外部尾部128、128'。在所示的三相并联连接布置中，每个星形连接部154、164将连接到所有线圈12的一半，而每个相连接部151-153、161-163将仅连接到六个线圈12中的一个。因此，在该实例中，星形连接部164的等间距接收装置164a-x的数量是第一相连接部151的三倍。

返回到图4A-图4C，定子10的每个极11a-11p包括用于每个相的一个导电线圈12(即，每个极11a-11p具有3个导电线圈12，因为定子被配置为与三相电源一起使用)，并且沿周向相邻的导电线圈12连接到不同的相。这在用于十六极定子10的图11A和图11B中示出，该十六极定子10连接到三相电源，但是仅示出一半的导体，因此只能看到在周向上分布的24个导电线圈12。

鉴于此，在图4、图7-图9和图11-图12中所示的三相并联连接布置中，每一第六个导电线圈12将以相同的方式连接到连接装置15、16。这在图8A和图8B中示出。可以存在连接到相同的相连接部151和相同的星形环164的八个相等间隔开的导电线圈12a-12g。尽管在图8A-图8B中未示出，但是将意识到的是，每个线圈之间的中间将是连接到电源的同一相的另一个线圈12，但是通过互补的一组母线。即，连接到相连接部161和星形连接部154。

对应于电源的其他相的导电线圈12将以与上述针对一个相基本相同的方式连接。为了说明这一点，图9A-图9C示出了如何在平行连接布置中连接两个周向相邻的导电线圈12。

图9A-图9C示出两个周向相邻的导电线圈12a，12b。导电线圈12a以与图7A-图7C中的导电线圈12类似的方式连接。即，线圈12a连接到第二相连接部152和星形连接部164。在周向上与线圈12a相邻的线圈12b连接到电源的不同相，因此连接到不同的一对母线。具体地，在不丧失一般性的情况下，周向相邻的线圈12b连接到第二连接装置16的第三相连接部163和第一连接装置的星形连接部154。

上面已经参考并联连接布置描述了导电线圈12的连接。然而，其他连接布置也是可能的。为了说明这一点，图10示出了可替代的布置，其将被称为串联连接布置。

在图10的串联连接布置中，导电线圈12上方的第一连接装置15'与图4、图7-图9和图11-图12的连接装置15的不同之处在于它不包括星形连接部：它仅包括第一相连接部151′、第二相连接部152′和第三相连接部153′。但是，第二连接装置16′与图4、图7-图9和图11-图12的第二连接装置16的相同之处在于因为它具有三相连接部161′，162′，163′和星形连接部164′。为了补偿第一连接装置15′中星形连接部的缺乏，导电线圈12以不同的方式连接。第一连接装置15'的相连接部151'-153'也服务于两倍的导电线圈12，因此与第二连接装置16'的接收装置以及并联连接布置的第一和第二连接装置15,16相比具有附加的接收装置。

图10示出两个周向相邻的定子极11和11′的串联连接布置。与并联连接布置类似，每个极11、11'都包括用于每个极一个导电线圈，使得每个极具有三个线圈：极11由导电线圈12a，12b和12c组成，而极11'由导电线圈12a'，12b'和12c'组成。同样与并联连接布置一样，周向相邻的线圈连接到不同的相。然而，虽然并联连接布置中的同相但相邻的极的线圈(例如12a和12a')被基本上独立地连接并形成独立的电流路径，但是在串联连接布置中，它们的连接是相关的，并且它们是相同电流路径的一部分。

仅考虑连接到同相的线圈12a，12a′，第一极11的线圈12a通过其外部尾部连接到第一连接装置的相连接部153′和第二连接装置的相连接部163′。第二相邻极11'的线圈12a'连接到第一连接装置15'的相连接部153'和第二连接装置的星形连接部164'。因此，电流路径可以认为是从相连接部163'行进穿过线圈12a，然后沿着相连接部153'，然后穿过线圈12a'到达星形连接部164'。

不同的连接布置可以用于不同的实际应用。例如，上述串联连接布置理论上提供的机器转矩常数(以Nm/A为单位测量的)高达由上述并联布置提供的机器转矩常数的两倍。对于某些(当然不是全部)实际应用而言，这将是更好的。

尽管已经将连接装置15、15′描述为在线圈12的上方，并且已经将连接装置16、16′描述为在线圈的下方，但是应意识到的是，两对15、16；15'、16′都可在线圈12的上方或者两对15、16；15'，16'都可在线圈的下方。在这种情况下，可能优选的是制造线圈12，其外部尾部128、128′在相同的轴向方向而不是相反的轴向方向上延伸。

此外，尽管将连接装置15、16、15′和16′描述为连续的环形母线，但这仅仅是实施连接装置的一种方式。例如，连接装置可以不是连续的或环形的，而是可以采取一系列的两个或更多个周向分布的母线部段的形式。本领域的那些技术人员将想到许多其他种类的连接装置。

定子制造

上述导电线圈12的特征和构造为包括多个周向分布的线圈12的定子的制造提供了特别有效和高效的制造。特别重要的是下述事实，即线圈12它们本身提供一种结构，将例如为叠片组形式的磁通引导件30提供到该结构中。这使得将磁通引导件30放置在定子组合件1中变成相对直接明了和精确的操作，特别是与许多已知的制造技术相比，许多已知的制造技术可能涉及将线圈围绕容纳叠片组的线轴状结构缠绕，然后将缠绕的线轴状结构单独地固定(例如使用胶水)到定子壳体中。将描述各种其他优点。

图13是示出用于制造定子的方法500的流程图。

方法500包括提供510多个导电线圈，诸如上述的导电线圈12。优选地，导电线圈12具有多对周向重叠的周向间隔开的径向延伸的有源部段(如图6A-图6D的线圈12中那样)，使得每个线圈12提供第二类型的空间。然而，线圈12可以仅具有一对被间隔开的有源部段(如图5A-图5D的线圈中那样)。通过串联或以任何其他方式连接多个导电元件120，可以将导电线圈12形成为单个一体件。

在520，方法500包括将多个导电线圈12定位在定子壳体中，使得多个线圈围绕定子壳体周向分布。优选地，导电线圈被定位成使得周向相邻的导电线圈在周向上重叠，从而限定用于接收磁通引导件的第一类型的空间。通过在壳体内提供适当数量的具有适当线圈跨度γ的线圈12，可以确保周向相邻的线圈12的周向重叠。如上所述，在线圈12具有多对有源部段使得线圈各自限定第二类型的空间的情况下，第一类型和第二类型的空间可以与彼此重合。

定子壳体20可设置有多个周向间隔开的轴向延伸的孔25，用于接收线圈12。这使得线圈12在定子壳体中的定位更容易且更精确。有利地，如果线圈12形成为具有轴向延伸的外部部分133，则轴向延伸的外部部分133可以被接收在轴向延伸的孔25内。由于轴向延伸的外部部分133具有大的表面积，因此它们提供线圈12在定子壳体中的良好机械锁定以便无需使用胶水(例如)的组装，并且还提供了定子的冷却源。在图12A-图12C中可以最清楚地看到用于接收线圈12的周向分布的孔25。

可选地，在530，方法500包括在由线圈12限定的空间(第一类型和/或第二类型的空间)中定位磁通引导件30(诸如叠片组)。如上所解释说明的那样，相邻线圈的重叠在不同线圈的有源部段之间产生第一类型的空间141a，141b，141c。如果线圈12每个包括多于一对的径向延伸的有源部段(如图6A-图6D中所示)，则多对第二类型的空间142a，142a'也将被限定在每个导电线圈12内。在每种情况下，磁通引导件也可以被定位在空间内。由于线圈12它们本身为结构提供了限定的空间，因此将叠片组定位到该结构中是直接明了、快速和精确的。结合在定子壳体20中提供用于接收线圈12的孔25，这意味着定子芯的两个组件(线圈12的有源部段和磁通引导件30)与许多已知技术相比都可以快速，非常准确地定位。将意识到的是，精确定位的芯组件减少了损耗并且因此提高了机器效率。

可选地，在540，方法500包括将多个线圈12连接至连接装置15、16，从而可以将线圈连接至多相电源。这可以以任何期望的方式来完成，例如如上所述，使用并联或串联连接布置中的母线。

可选地，在550，方法500包括将定子组合件1的至少一部分浸渍在诸如树脂的粘结化合物中。这增强了定子结构，并因此保护定子组合件1免受其在使用中受到的电磁力和机械力的影响。此外，如果粘结化合物具有明显高于空气的传热系数，则可以改善定子构件之间的热传导。

如果如上所述在轴向上在线圈12的上方和/或下方提供连接装置15、16，则定子的浸渍可以在线圈连接至连接装置之前或之后进行。此外，并且有利的是，如果不浸渍连接装置15、16它们本身，则可以测试、改变连接，并且如果需要，可以在浸渍之后进行更换。这是非常期望的，因为在树脂浸渍的定子中的错误连接会导致整个定子无法使用和无法固定。

机器效率

已经发现，包括本文所述的定子组合件1的轴向磁通机100不仅在宽泛的操作参数范围内提供高的峰值效率而且还提供高效率。尽管经常提到高的峰值效率，但实际上很少能达到这些峰值效率，特别是在要求机器在一定范围的操作参数下执行的应用中。因此，对于许多应用而言，在广泛的参数范围内的效率是实际更有意义的测量值。

为了说明这一点，图14是效率图，其示出对于许多应用中通常使用的一定范围的转矩和速度值的包括图12A-图12C的定子组合件的轴向磁通机的测量效率。效率图中包括恒定效率的轮廓。如可以看出的那样，除了高的峰值效率(93％)之外，对于效率图的几乎所有区域，效率仍然很高，并且即使在相对低的速度500rpm、转矩达到30Nm情况下，效率仍然高(超过80％)。

定子组合件1能够实现高效率可能有许多不同的原因。现在将描述其中一些。

首先，如上所解释说明的那样，由线圈12的几何形状提供的定子10的导电组件的几乎自形成的结构允许定子芯的组件的非常精确的放置。芯的组件的准确放置意味着定子场和转子场之间的耦合更好，并且围绕定子圆周的对称度高，这提高发电或转矩。

另一个显著的优点是产生具有更精确正弦磁通密度的定子场。如由本领域的那些技术人员将理解的那样，定子中每极每相的槽的数量越多，磁通密度可以越为正弦。如上所述的线圈12和定子10可以通过增加每个导电线圈12的导电元件120的数量来提供每极每相增加的槽数，并且该数量可以容易地按比例增大(例如，如果定子的半径可以针对特定应用而增加的话)。正弦磁通密度高的一个优点是，磁通密度具有相对低的谐波含量。在谐波含量低的情况下，转子场和定子场的耦合更多地涉及磁通密度的基本分量，而更少地涉及与谐波分量的相互作用。这减少了转子磁体中涡电流的产生，这继而减小了由于加热引起的损耗。相反，许多已知的轴向磁通电动机利用集中绕组布置，该绕组布置仅提供每极每相的有限数量的(例如少量的)槽，这产生了具有更显著谐波分量的更为梯形磁通密度。

尽管可以使用轴向延伸的条带来实施线圈12，但是优选地使用图5A-图5D和图6A-图6D中所示的轴向堆叠的绕组布置来实施它们。尽管许多电动机制造商可能认为这是一个缺点，因为它会考虑减少定子芯中的填充系数，但发明人发现此缺点可以通过减少集肤效应和接近效应来弥补，集肤效应和接近效应导致电流在导体横截面的外部以及主要是有源部段的轴向外部周围流动。可以选择轴向方向上的绕组数量以平衡这两个考虑事项。

转子

如上所述，轴向磁通电机包括两个转子2a和2b，其设置在定子组合件1的相对两侧上，并附接到轴3。转子2a中的一个可以固定到轴3的驱动端3a，并且转子2a中的另一个可以固定到轴的非驱动端3b。

转子2a，2b安装在轴3上，使得相对的永磁体具有相反的极，使得转子2a上的北极面对转子2b上的南极，以及反之亦然。因此，两个转子2a，2b的磁体在两个转子2a，2b之间产生具有磁通轴向线的磁场。

图2A-图2B中所示并在上面论述的转子2a，2b包括十六个周向分布的永磁体21-24，因此包括十六个极。结构转子2a，2b可以是如此的使得转子2a，2b由如图15中所示的转子板1500形成，转子板1500包括用于接收永磁体的平坦面1502(平板)。当然将理解的是，转子板1500对于两个转子2a和2b而言都是相同的。

转子板1500在最外侧边缘上包括从面1502突出的唇缘1504，并且可操作以改善永磁体21-24的保留。这可以具有如下有利效果：在转子2a，2b的旋转下，永磁体21-24不太可能变为从转子2a，2b上移开，从而提高轴向磁通机的寿命。

永磁体21-24在转子板1500上的改进的固定还可以减小轴向磁通机的转子2a，2b变得不平衡的可能性，这也可以增加轴向磁通机的寿命和性能。

根据本公开，永磁体21-24可以是不分段的，也就是说，每个永磁体21-24由单个永磁体形成，而不由多个永磁体形成。这降低轴向磁通机的构造的复杂性，这进而可以提高轴向磁通机的制造容易度、寿命和总体简单性。

由于永磁体21-24中涡电流的有限存在，因此未分段的永磁体21-24可用在根据本公开的轴向磁通机中。永磁体21-24中涡电流的有限存在可以归因于轴向磁通机由基本磁场分量驱动，而较少由谐波分量驱动。这减少永磁体中产生的涡电流，这进而减少由于加热引起的损耗。

永磁体21-24可以通过粘合剂固定在转子板1500上。可替代地，在转子板1500由含铁金属形成的情况下，永磁体可以简单地通过由永磁体它们自身产生的磁力保持在适当位置。

如上所论述的那样，关于图2A-图2B，相邻的磁体被非磁性间隔件分开。每个间隔件可以由诸如螺纹紧固件的紧固件保持。在图16A所示的替代方案中，不需要这样的间隔件。在该替代方案中，转子1600包括如上所述的转子板1500和多个永磁体。该示例中的永磁体通过使用粘合剂粘结它们而固定在转子板上。已经发现，结合在永磁体和转子板之间的磁力，这足以将永磁体保持在适当的位置，并保持相邻磁体之间的空间1602。

再次如以上关于图2A-图2B所论述的那样，在图2A-图2B和图16A中所示的示例中，每个永磁体是不分段的，因此具有单个整体式主体。在图16B中示出了替代示例，其中转子1604同样包括转子板1500以及多个基本相同的永磁体1606。在图16B的示例中，每个永磁体1606由多个永磁体段1608a，1608b，1608c和1608d形成。永磁体段1608a-1608d是弧形段，相邻于彼此径向堆叠，以使北极在相同方向上取向。另一替代方案(未示出)由相邻于彼此沿周向堆叠的多个细长的永磁体段形成每个分段的永磁体，使得北极在相同方向上取向。

在转子2a，2b的另一替代示例(未示出)中，可以设置转子，其中，间隔件与转子板一体地形成。在该示例中，从转子板沿轴向方向延伸的每个间隔件的高度小于永磁体的厚度。以这种方式，可以防止相邻的永磁体之间的过多的磁通泄漏。例如，每个间隔件的高度可以小于永磁体的厚度的50％，更优选地小于20％。

定子壳体

本文所述的轴向磁通电机可包括挤出的定子壳体，使得定子组合件1的导电线圈12设置在壳体内。如从图17A和图17B中可以看出的那样，壳体1700在形状上通常为管状和圆柱形，并具有内部面1702和外部面1704。

外部面可以被成形为增加挤出的壳体的外部面的总表面积，诸如包括在其中形成的散热片1706或散热装置。

在增加轴向磁通电机的外表面的表面积时，轴向磁通电机的挤出壳体1700可以增加热能从轴向磁通电机消散的速率。轴向磁通电机的冷却将在下面更详细地论述。

先前提出的轴向磁通电机壳体已经采用了堆叠的冲压板，以减小壳体中的涡电流。如上所论述的那样，在根据本公开的轴向磁通电机中涡电流的存在受到限制，并且如上所述，这可能是轴向磁通电机由基本磁场分量驱动而较少由谐波分量驱动的效果。

涡电流的有限存在可以使根据本公开的轴向磁通电机的壳体1700能够由与堆叠的冲压板相反的挤出部段形成。这继而可能会导致提高的可制造性和/或节约成本；例如，可以减少组装的复杂度，因此可以减少组装时间。

将轴向磁通电机的壳体1700形成为单个挤出部段也可以提高轴向磁通电机的结构刚度。它还可以减轻重量。

另外，轴向磁通电机的挤出壳体在其内部面1702上包括一系列凹部，这些凹部容纳定子组合件1的线圈12的外部部段，以改善从线圈12的热耗散。这将在后面进行更详细的论述。

冷却

如上简要描述的那样，如上所述的挤出壳体可以用于改善根据本公开的轴向磁通电机的冷却性能。

如上所述，轴向磁通机的挤出壳体的外部面可以成形为增大挤出壳体的外部面的总表面积，例如包括在其中形成的散热片或散热装置。因此，使从轴向磁通电机的定子组合件1到挤出壳体的热传递最大化会是有利的。

根据本公开的轴向磁通电机的有效冷却还可以通过轴向磁通机内的线圈的形状和取向、以及特别是通过在定子1的外边缘处的线圈12的外部部分的形状和取向来促进。可以通过增加可以从定子1的线圈12耗散热能的速率来改善轴向磁通电机的冷却性能。

为了提高可以从定子1耗散热能的速率，可以有利地将热能传递到轴向磁通电机的挤出壳体中。为此目的，轴向磁通机的挤出壳体的内部面可以包括唇缘、凹部或面，该唇缘、凹部或面成形为使得与定子1的线圈12的外部部分进行热接触，并因此使得热量能够从定子的线圈12传递到轴向磁通机的挤出壳体中。如上所述，每个线圈12的外部部分具有基本平行于旋转轴线的表面，其中壳体的内部面包括用于每个线圈的外部部分的互补凹部。

定子的线圈12被封装在具有高的热传递能力的浇注化合物中，以促进从定子的线圈12进行有效的热能传递。另外，可以在每个线圈12的扁平部段与挤出壳体的内部面之间放置热传递膏或热传递化合物，以进一步提高热传递能力。

然后，热能可以通过挤出壳体外部面的散热片或散热装置耗散到空气中。

挤出壳体还可包括凹部、通道或类似物，以在其中容纳液体冷却布置。该液体冷却布置可以用于增加热能从轴向磁通电机耗散的速率，并因此改善轴向磁通电机的冷却性能。有利地，可以提供凹部或通道，使得其紧邻线圈的外部部段的弯曲部分。

液体冷却(例如水冷却)比空气冷却可提供更有效的冷却性能。这是因为水的比热容比空气的比热容大，并且水的比热容是空气的比热容的四倍多。

在图18中示出了这种液体冷却布置。挤出壳体1800内的液体冷却布置可以例如包括由具有高热传递性的材料诸如铜形成的管1802，并且可以直接地与挤出壳体接触，或另外地通过热传递膏或油灰与挤出壳体接触，以改善挤出壳体与管1802之间的热传递。形成液体冷却布置的管1802在挤出壳体1800的外部面上提供入口1804和出口1806。另一管(未示出)设置在挤出壳体1800的相对面上，并提供类似的入口1808和出口1810。

冷却水被馈送入每个管的入口1804、1808，并从管的出口1806、1810移除。冷却水在降低的温度下被供应到管的入口内，并且可以在返回到入口之前从出口被馈送出到散热器、热交换器、相变冷却器或类似物中。这可能被认为是冷却“回路”。如果要在例如车辆中使用轴向磁通电机，则通过热交换器，从轴向磁通电机传递到冷却水中的热能可以用于加热车辆的舱室，或维持车辆电池组的温度。

散热片和/或散热器可以与液体冷却布置结合使用，以使从轴向磁通电机耗散热能的速率最大化。

冷却回路可以是闭环系统，使得冷却液体(例如水)在可形成冷却布置的冷却通道周围通过进入到挤出壳体内的冷却布置的入口内，并且从冷却布置的出口出来，进入到散热器、热交换器或类似物内(以将热能从冷却液传递到空气中)，或者可能通过泵传递到另一个冷却或加热系统，然后再返回到冷却布置的入口内。

在冷却回路是闭环系统并且回路包括散热器的情况下，散热器可以包括为一个或多个风扇形式的强制冷却，以促进通过散热器的气流并改善冷却回路的冷却性能。

如上所述，在车辆的情况下，热量可以从轴向磁通电机的冷却回路传递并且传递到例如车辆的加热回路或加热器中，以维持车辆电池组的温度。维持车辆中电池组的温度可能会提高电池组的性能；低温可能会降低电池组的性能，从而缩短车辆的续航里程。

如果轴向磁通电机安装在大型车辆例如公共汽车或长途汽车中，则用于冷却轴向磁通电机的可用空间可能是大的。因此，冷却回路可以包括大的散热器或热交换器，并且可以向回路提供热能，该回路为车辆的乘客提供加热量。可替代地，如果冷却回路为闭环回路，则可通过使用大型散热器来利用该空间进行冷却。

在以下所述的机械堆叠的轴向磁通电机的情况下，液体冷却布置也会是有利的。对于堆叠在一起的多个轴向磁通电机而言，空气冷却可能不足，因此，例如，堆叠中的第一轴向磁通电机的液体冷却布置可以连接至堆叠中的第二轴向磁通电机的液体冷却布置，依此类推。在一个示例中，第一轴向磁通电机的液体冷却布置的出口连接到堆叠中的第二轴向磁通电机的液体冷却布置的入口。

液体然后可以通过第一轴向磁通电机和第二轴向磁通电机两者的冷却布置。在替代示例中，散热器或热交换器可以被放置在堆叠中的第一轴向磁通电机的冷却布置的出口与第二轴向磁通电机的入口之间。这可能会增加冷却能力。

在另一示例中，轴向磁通电机机械地固定到控制器，使得控制器和轴向磁通电机形成单个单元，并且轴向磁通电机中的冷却布置被配置为既冷却轴向磁通电机又冷却控制器。在该示例中，可以在轴向磁通电机与控制器之间设置冷却板，该冷却板是中空的并且具有用于连接至冷却回路等的入口和出口。

在又一示例中，轴向磁通电机被电气地附接而不是机械地附接到控制器。可以在控制器中提供另一冷却通道，并且可以延伸冷却轴向磁通电机的冷却回路，以使冷却剂通过控制器中的冷却通道，从而也冷却控制器。

机械堆叠

上述轴向磁通电机的模块化和无轭特性的优点在于，轴向磁通电机的多个实体可以堆叠在单个轴上(或机械地联接轴以提供单个轴的效果)以形成堆叠的轴向磁通电机组合件1900。图19中示出这种布置的一个示例。在此示例中，将如本文所述的两个基本相同的轴向磁通电机机械堆叠在一起，并进行机械联接，以使两个轴向磁通电机的组合转矩输出在单个输出轴上提供。

将意识到的是，堆叠的轴向磁通电机组合件可以包括任意数量的轴向磁通电机，即，可以堆叠任意数量的轴向磁通电机以在单个输出轴上提供组合输出。

堆叠的轴向磁通电机组合件的每个轴向磁通电机可以由其自身单独提供的控制器来控制。可替代地，每个轴向磁磁通机器可以具有其自身的集成控制器。

图20示出可替代的“堆叠”轴向磁通电机2000的示意图。在该示例中，组合件2000包括两个定子2002、2004以及三个转子2006、2008和2010。定子2002和2004如本文所述。转子2006和2010也如本文所述。然而，转子2008在相对的两面上设置有永磁体，并且因此由定子2002和定子2004两者“共享”。转子2006、2008和2010设置在单个轴(未示出)上。

层叠的磁通引导件

如上所述，轴向磁磁通机的定子利用围绕定子周向分布的多个磁通引导件，每个磁通引导件定位在由周向相邻的导电线圈限定的径向细长的空间中。在广义上讲，磁通引导件的目的是提高由线圈和永磁体产生的磁通密度。

现在将参照图21A，图21B和图21C描述根据本实施例的磁通引导件。

根据本实施例的磁通引导件2100由金属制成，其被配置为增加由永磁体和定子的线圈产生的轴向磁通密度。在此，磁通引导件由晶粒取向的电工钢，例如冷轧的晶粒取向的(C.R.G.O)钢的层叠片材制成。将这些片材切割以形成矩形叠片。第一组2102叠片在所有三个维度上均被切割成基本上相同的尺寸-它们各自具有相同的厚度并且具有相同的表面高度和表面宽度。第二组2104叠片被分别切割成具有相同的厚度和具有在两个表面维度之一中相同的尺寸。该厚度和尺寸与第一组2102的厚度和尺寸相同。但是，第二组2104的叠片在另一个表面维度上与第一组叠片在该维度上的尺寸相比具有逐渐减小的尺寸。

然后按尺寸顺序堆叠叠片，其中最大的叠片(第一组叠片)形成堆叠的基部，以及最小的叠片在堆叠的顶部处。叠片还被布置成使得每个叠片沿着至少三个边缘与其相邻的叠片对准，从而导致在第二组的表面维度逐渐增大的方向上逐渐变细的堆叠。这导致整个叠片的堆叠的一个表面具有阶梯状外观。

在本实施例中，然后将叠片的堆叠包裹在绝缘材料中，诸如间位芳族聚酰胺聚合物(meta-aramid polymer)包裹物中，以形成具有逐渐变细形状的叠片组，如图21B中最清楚地示出的那样。层叠后使堆叠电绝缘是优选的，因为当在定子中提供磁通引导件时，层叠后使堆叠电绝缘提供最佳性能。但是，将意识到的是，叠片堆叠在堆叠后可能不是绝缘的，从而提供磁通引导件2106–在这种情况下，叠片堆叠可以直接设置在定子中。

电工钢的晶粒在基本上特定的单个方向上取向。堆叠各个叠片，使得叠片组中的每一叠片的晶粒具有相同的晶粒方向。然后将叠片组设置在定子的相邻线圈之间，以使叠片组的晶粒取向基本平行于旋转轴线。这样，晶粒方向与定子在操作中产生的轴向磁通线对齐。钢的晶粒的这种对齐用于引导由周向分布的导电线圈产生的磁通和由转子上的永磁体产生的磁通。与不存在磁通引导件时由线圈和永磁体产生的磁通密度相比，这具有增加磁通密度的效果。

如上所述，相邻线圈之间的间隔在径向方向上增加。作为结果，由相邻线圈限定的空间朝向定子的中心逐渐变细。因此，叠片组(磁通引导件)具有以上述方式的逐渐变细的形状。特别地，磁通引导件的逐渐变细与相邻线圈的间隔的变化基本上匹配。这样做是为了使相邻线圈之间的磁通引导件材料的量最大化，从而在使用定子时使磁通引导件对磁通密度的影响最大化。

定子壳体的其他特征

图22和图23中示出与本文所述的轴向磁通电机一起使用的定子壳体的进一步示例。如上所述，定子组合件1的导电线圈12被提供在定子壳体2200内。类似于图17A和图17B中所示的定子壳体，壳体2200在形状上大体为管状和圆柱形，具有内表面2202和外表面2204。

同样，类似于图17A和图17B的定子壳体，在定子壳体的内表面中提供有一系列凹部2206，这些凹部容纳定子组合件1的线圈12的外部部段，以改善从线圈12的热耗散。如上所论述的那样，每个线圈12的外部部分具有基本上平行于旋转轴线的表面。凹部2206形成互补特征，用于接收线圈的该外部部分。以这种方式，改善线圈12与定子壳体2200之间的热传递。另外，改善线圈12与定子之间的转矩传递和连接的刚度。

定子的线圈12被封装在具有高传热能力的浇注化合物中，以促进从定子的线圈12进行有效的热能传递。另外，可以在每个线圈12的扁平部段与挤出壳体的内部面之间放置热传递膏或热传递化合物，以进一步提高热传递能力。

如可以看出的那样，每个凹部的垂直于轴向磁通电机的旋转轴线的横截面是细长的，每个细长的凹部的主要尺寸基本上在轴向磁通电机的径向方向上延伸。在此示例中，每个细长凹部具有的纵横比约为8。

定子壳体2200还包括环形环2208，该环形环2208构造成邻近于定子壳体的周向外表面形成环形通道2210。定子壳体2200包括构造成分隔环形通道的间隔件2212。间隔件2212从所述定子壳体的第一轴向端延伸至所述定子壳体的第二轴向端。间隔件2212相对于定子壳体外表面定位环形环2208以形成环形通道2210，并且分隔环形通道以使其形成C形。

间隔件2212包括形成在管状体的外表面中的槽和形成在环形环2208的内表面上的键。槽和键接合以将定子壳体机械地联接到环形环。环形环包括邻近于所述间隔件的第一侧设置的冷却流体入口(未示出)和邻近于所述间隔件的第二侧设置的冷却流体出口(未示出)，所述入口和出口与所述环形通道流体连通。

定子壳体2200、环形环2208和环形通道2210的轴向端部通过端板(未示出)密封并机械地联接，端板也容纳用于接收电机轴的轴承。可以在端板中设置凹部，以接收定子壳体和环形环的端面。端板使用诸如螺栓之类的固定件(例如其与螺纹孔2211接合)联接到定子壳体。

如可以看出的那样，定子壳体的管状体包括突起，在其中形成有螺纹孔2211。这样，环形环2208成形为使得环形通道2210沿其周向长度具有基本相同的宽度。然而，宽度在包括螺纹孔的突起附近减小，这可以改善通过通道的流体流动。因此，环形环2208的形状是波浪形的或类似升高的。

定子壳体的该示例可以如上所述地联接至冷却系统，并且如现在将意识到的那样，间隔件分隔环形通道，使得冷却流体流绕环形通道周向行进。

在图22中所示的示例中，定子壳体2200通过挤出形成。为了提高挤出工具的寿命，通过分两阶段形成凹部2206来使工具的任何特征的最小厚度最大化。第一组突起2214或指状件与定子壳体的管状体一体地形成。第二组指状件2216也单独地通过挤出形成，然后机械地联接到定子壳体2200。指状件2216包括槽2218，槽2218构造成与一体形成在定子壳体2200的内表面2202上的对应的键2220接合。

如可以看出的那样，定子壳体的管状体的壁厚类似于指状件2214的壁厚，这也通过挤出提高了定子壳体的可制造性。

替代性的定子壳体2300在图23中示出。定子壳体2300的特征与定子壳体2200相同，除了凹部2302以不同的方式形成之外。

在该示例中，凹部2302同样由与定子壳体的管状体2306一体形成的第一组突起2304，指状件形成。同样，第二组突起2308，指状件单独地形成并且随后机械地联接到定子壳体。在该示例中，指状件2308包括键2310，键2310构造成与设置在定子壳体的内表面中的对应的槽2312接合。

在使用挤出的替代方案中，定子壳体可以通过堆叠多个冲压板来形成。冲压板可以机械地联接在一起，或者可以被焊接或钎焊在一起，或者它们的组合。

上面描述了具有各种可选特征的多个实施例。应意识到的是，除了任何相互排斥的特征之外，一个或多个可选特征的任何组合都是可能的。