具有带有导热层的分段式印刷电路板定子的轴向场旋转能量装置的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术具有带有导热层的分段式印刷电路板定子的轴向场旋转能量装置1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2020年7月21日申请的美国专利申请16/934,872、于2019年11月11日申请的美国临时申请号62/933,598、于2019年11月11日申请的美国临时申请号62/933,795、以及于2010年1月14日申请的美国临时申请号62/960,769的优先权和权益，其各自的全部内容通过引用并入本文。技术领域3.本发明总体上涉及一种轴向场旋转能量装置，并且特别地涉及一种用于具有一个或更多个印刷电路板(pcb)定子的电动机和发电机的系统、方法和设备。背景技术：4.一些轴向场电动机器，诸如电动机或发电机，使用印刷电路板(pcb)定子结构。在美国专利10,141,803、10,135,310、10,340,760、10,141,804和10,186,922中描述了这些装置的示例。尽管这些设计是可行的，但是改进仍然是令人感兴趣的。技术实现要素：5.公开了具有带有导热层的pcb定子面板的轴向场旋转能量装置的实施例。例如，该装置可以包括具有旋转轴线的转子。每个转子包括磁体。该装置可进一步包括沿轴向位于转子之间的定子组件。该定子组件可包括印刷电路板(pcb)面板。每个pcb面板可具有多个层，并且每个层可具有导电线圈。该定子组件可具有从该定子组件的内径部分延伸到该定子组件的外径部分的导热层。每个pcb面板包括离散的pcb径向区段，该离散的pcb径向区段机械地和电气地耦接在一起，以形成对应的pcb面板。6.基于下文的详细描述，结合所呈权利要求书和附图，这些实施例的前述和其他目的和优点对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。附图说明7.为了可以更详细地理解和获得实施例的特征和优点的方式，可以参照在附图中示出的实施例进行更具体的描述。然而，附图仅示出了一些实施例，并且不应被认为是对保护范围的限定，因为可以存在其他等效的实施例。8.应注意的是，为了清楚的目的，在本文中，附图中示出的一些细节和/或特征可未按比例绘制。9.图1是轴向场旋转能量装置的主视图或轴向视图。10.图2是沿着剖面线a-a截取的图1中的装置的剖面侧视图。11.图3a是pcb定子的主视图或轴向视图。12.图3b是分段式pcb定子的主视图或轴向视图。13.图4是具有两个磁性转子和三相pcb定子的装置的示意性剖面侧视图，其中磁通线通过pcb定子在转子之间横穿。14.图5是具有两个磁性转子和三相交替的pcb定子的轴向场旋转装置的实施例的示意性剖面侧视图，描绘了在转子之间横穿且通过pcb定子的磁通线。15.图6是图5的pcb定子的实施例的放大的局部剖面侧视图。16.图7a是描绘了在不同层中具有不同匝数的线圈的pcb定子的层的实施例的示意图。17.图7b是描绘了在相同层中具有不同匝数的线圈的pcb定子的层的实施例的示意图。18.图8是相对于由转子磁体产生的磁场活性区域的pcb定子的单个线圈的示意图。19.图9是相对于由转子磁体产生的磁场活性区域的pcb定子的单个线圈的一实施例的示意图，示出了呈锯齿形图案的线圈导体。20.图10是相对于由转子磁体产生的磁场活性区域的pcb定子的单个线圈的另一实施例的示意图，示出了呈方波图案的线圈导体。21.图11是安装至机器壳体的pcb定子的一部分的示意性剖面侧视图，示出了热流动方案。22.图12是pcb定子的实施例的示意性剖面侧视图，示出了包括在装置中的导热层和其他热移除特征。23.图13是图12的实施例的局部透视图。24.图14是示出了包括在装置中的外部导热层和内部导热层以及其他热移除特征的装置的替代性实施例的示意性剖面视图。25.图15a是具有多个外部导热层和内部导热层的装置的替代性实施例的示意性剖面侧视图。26.图15b是具有多个外部导热层和内部导热层的装置的另一替代性实施例的示意性剖面侧视图。27.图16是具有导热层的pcb定子的实施例的局部轴向视图，该导热层带有相对于pcb定子沿径向定向的基本平直的迹线。28.图17是图16的实施例的一部分的放大图。29.图18是具有导热层的pcb定子的实施例的局部轴向视图，该导热层带有非线性迹线。30.图19是图18的实施例的一部分的放大图。31.图20是具有导热层的pcb定子的实施例的轴向视图，该导热层带有部段迹线。32.图21是图19的实施例的一部分的放大图。33.图22a和图22b是具有互连以形成电压传感器的一些迹线的实施例的轴向视图。34.图23a和图23b分别是pcb定子被夹在壳体部段之间的实施例的一部分的剖面侧视图和轴向视图。35.在不同的附图中使用的相同附图标记指示相似或相同的项。具体实施方式36.一些轴向场电动机器可以包括一个或更多个pcb定子，诸如用于机器的每个电相位的一个pcb定子。图1和图2描绘了诸如多相装置100的轴向场旋转能量装置的示例。多相装置100可以包括具有旋转轴线120的至少一个转子110。每个转子可包括至少一个磁体130。多相装置100还可以包括至少一个pcb定子200。37.如图3a所示，每个pcb定子200可包括例如形成在pcb的铜层压结构中的多个线圈210。取决于定子的设计，线圈210可包括多个匝。pcb定子200中的线圈210可与位于pcb铜层压结构中的迹线(图3a中未示出)互连，以形成北磁极和南磁极。虽然图3a示出了32极定子的示例，但是许多其他极配置也是可能的。38.在图3a中，pcb定子200的圆盘示例描绘了具有3匝的每个线圈。每个匝可包括例如导体的相对于轴线120(图2)基本沿径向定向的两个平直部段220。平直部段220可以由可相对于轴线120沿周向延伸的拱形部或拱形迹线或区段230连接。39.在替代性实施例中，pcb定子200可以被分段成多个分离的pcb件或部件，这些分离的pcb件或部件被耦接在一起，以形成单个定子。图3b描绘了具有四个环形pcb区段200a、200b、200c和200d的pcb定子200的示例，每个环形pcb区段具有其自身的一组线圈210。尽管图3b具有四段pcb定子200，但其他实施例可具有诸如两个、三个、六个等的不同数量的区段。40.在多相装置100中，由于跨过pcb定子200的非均匀通量分布，在每个相位中感应的电压可以是非对称的。图4示出了包括两个转子110的多相装置100的示例。每个转子110可具有布置成跨过转子110之间的气隙150产生磁通量140的多个磁体130。在这个形式中，pcb定子200具有三个pcb面板200a、200b和200c，每个pcb面板具有用于不同的电相位的线圈。因为存在与面板200b链接的更少磁通线，故在由面板200b承载的相位中感应的电压可低于在由面板200a和200c承载的相位中感应的电压。41.图5描绘了装置100的实施例，其中pcb定子201的每个电相位可以分布在多个交替的pcb定子中。在图5的示例中，示出了三相pcb定子201。在一实施例中，三个相位中每个相位的结构可以各自分别在三个pcb面板之间划分。在这种形式中，总共有九个pcb面板，包括：用于相位a的面板201a1、201a2和201a3，用于相位b的面板201b1、201b2和201b3，以及用于相位c的面板201c1、201c2和201c3。每个相位的定子面板可以例如以重复的模式交替，以形成三组三面板式定子，其中一组三面板式定子中的每个面板被分配给三个相位中的一个。在该示例中，面板201a1、201b1和201c1用于组1，面板201a2、201b2和201c2用于组2，并且面板201a3、201b3和201c3用于组3。在该实施例中，与每个定子链接的通量可以在定子结构上变化。然而，每个相位中的平均磁链会比图4所描绘的示例更均匀。因此，每个相位的感应电压在图5中可以更加平衡。42.图6示出了图5中所描绘的pcb定子201的面板的细节。每个pcb面板201a1、201b1和201c1可以具有多个层。在图6所示的示例中，每个定子面板具有四个层251。每个层251可以具有多个线圈。层251可以与埋孔241互连。层251可以连接到其他面板、装置100外部的电源或具有过孔261的其他部件。尽管图5和图6示出了具有九个交替的定子面板并且每个面板包括四个层的三相pcb定子的示例，但是包括具有不同数量的相位、不同数量的pcb面板和不同数量的层的装置的其他实施例也是可能的。每个面板中的层数可以是相同的或不同的。在一些实施例中，可以调整每个相位的层的总数，以平衡在每个相位中感应的电压。43.图7a示出了其中面板可以具有第一层251a和第二层251b的实施例的示例，在第一层251a中，线圈210a可以具有第一匝数(例如，3匝)并且在第二层251b，线圈210b可以具有不同于第一匝数的第二匝数(例如，2匝)。因此，可以调整每个相位的总匝数，以例如平衡在每个相位中感应的电压。其他实施例可以具有每个线圈的匝数的不同组合。44.此外，如图7b所示的一些实施例可以具有层251，其中第一组线圈210a具有第一匝数(例如，3匝)，并且第二组线圈210b具有不同于第一匝数的第二匝数(例如，2匝)，因此，可以进一步调整每个相位的总匝数，以平衡在每个相位中感应的电压。图7b中所示的线圈图案可在整个层中重复。其他实施例可以具有不同的线圈图案和不同的每个线圈的匝数(例如，一个线圈具有4匝并且一个线圈具有5匝，或者两个线圈具有4匝并且一个线圈具有3匝)。45.此外，一些实施例可以具有带有第一层和第二层的pcb面板。第一层可具有带有第一匝数(例如，3匝)的第一组线圈、以及带有第二匝数(例如，2匝)的第二组线圈。第二层的形式可以具有带有第三匝数(例如，4匝)的第三组线圈、以及带有第四匝数(例如，5匝)的第四组线圈。在一些示例中，第一匝数、第二匝数、第三匝数和第四匝数可以是全部不同的，全部相同的，或数值的任何排列组合。46.应当理解的是，本文所描述的并且附图中所描绘的实施例可适用于具有单一的、一体的、整体式定子结构的pcb定子，以及具有耦接在一起以形成该pcb定子的分段式定子结构的pcb定子。47.图8示出了形成在pcb定子上的典型线圈210。取决于pcb定子的设计，线圈210可以包括多个匝。图8描绘了pcb定子中的3匝线圈的示例。每个匝可以包括导体的相对于圆盘pcb的轴线基本沿径向定向的两个平直部段220。平直部段220由相对于轴线为周向的拱形部或拱形区段230连接。48.由磁体130建立的磁场与定子导体之间的相互作用的不太希望的效果可以包括在平直部段220中产生涡电流。因为涡电流不产生有用的扭矩，故涡电流是不希望的。此外，涡电流可产生损耗，上述损耗能产生热，并且可降低机器的效率。除其他因素外，涡电流还受到进入磁场中的导体的长度、以及导体相对于线圈与磁场之间的相对运动方向的角度的影响。在图8的示例中，平直部段220与磁场的切线运动方向290之间的角度280约为90度。导体上的涡电流可与平直部段220的长度成比例，并且与平直部段220和磁场的运动方向290之间的角度280的正弦成比例。当角度280为90度时，可发生最大涡电流。49.图9示出了替代性的定子线圈结构300，其中，磁场的活性区域270中的典型平直径向导体220(与图8相比)被配置成沿不同(例如，交替的)方向延伸的较短导体区段。在图9的形式中，导体可以形成为锯齿形图案310。锯齿形图案可以包括耦接在一起的线性或非线性(例如，弓形)区段。“径向”导体不再提供用于涡电流的平直路径。相反，导体的径向部分被配置在较短的导体区段310a和310b中。在一些实施例中，相对于磁体的运动方向290的角度320a和角度320b的绝对值可大于90度。该架构可以降低系统中的涡电流损耗。在该示例中，角度320a和角度320b的组合的绝对值约为135度。然而，可以选择大于90度的其他角度。50.图10示出了非线性线圈结构400的替代性的实施例，其中，典型的平直径向导体220(与图8相比)被配置成具有大致“方波”图案的导体410。这种形式可以包括多个较短导体区段410a，这些较短导体区段410a可以基本上彼此平行并且可以基本上垂直于磁体的运动方向290。如图所示，交替区段可以彼此横向偏移。相邻区段可由导体区段410b连接，该导体区段可定向在基本周向或切线方向(例如，对于圆盘实施例)上，或定向在磁体的运动方向290大致相同的方向上，以形成大致“方波”图案。在这些实施例中，“方波”图案可降低系统中的涡电流损耗。51.其他实施例可以包括以其他配置布置的导体。例如，导体的形式可以是沿着大致径向方向的正弦或“正弦波”图案。其他图案还可包括“梯形波”图案、另一图案或本文所描述的图案的组合。线圈可具有由盲孔或埋孔连接的多个层。线圈可分布在任何数量的层上，并且以并联、串联或它们的组合的形式连接。52.当图1和图2中所示的装置100通电，电流循环通过定子200中的线圈210(参照图3a)。电流的循环产生电阻损耗，并且电流、外部磁场和由电流本身产生的磁场之间的相互作用产生涡电流损耗。电阻损耗和涡电流损耗的组合在pcb定子200中产生热。这是电流在pcb定子200中循环的不希望的效果，因为它增加了定子的温度。在极端情况下，pcb定子200的温度上升可能超过导致其过早失效的pcb定子200中所使用的层压板的温度等级。因此，期望从pcb定子200移除热，以将其温度保持在pcb层压材料的温度等级之下。53.用于从pcb定子200移除热的机构可以包括传导、对流和辐射热传递。图11示出了pcb定子200中的一些热移除机构。在线圈210的导体中产生的一些热由传导205传递至pcb定子200的外表面，在该外表面处，可以通过由风扇或鼓风机提供的气流215将热移除。由线圈210产生的热的其他部分，可以由传导225沿着pcb定子200的层向pcb定子200借助于紧固件245耦接至机器壳体235的区域传递。紧固件245可以是螺钉、夹具、销等或它们的组合。如图11所示，热255可继续通过机器壳体235向冷却器表面和体积传导。54.这些热移除机构可受到pcb层压材料的通常较差的导热性的阻碍。例如，垂直于pcb平面的热导率通常约为0.3w/mk，并且在pcb平面中约为0.9w/mk。如果pcb的表面温度高于周围表面，则在pcb中产生的一些热可被辐射到周围表面。净辐射热传递可以用下面的stefan-boltzmann定律q＝εσ(th4-tc4)a表示，其中q是热传递，ε是pcb的发射系数，σ是stefan-boltzmann常数，th是pcb的温度，tc是周围表面的温度，以及a是pcb的面积。尽管现有的热传递设计是可行的，但改进仍然是令人感兴趣的。55.本文所公开的实施例可以将一个或更多个导热层和特征结合至pcb。此种特征可增强热移除工艺，并且降低pcb的总温升。将导热材料层(例如，铜、各向异性石墨或石墨烯、或它们的组合)添加至pcb的一侧或两侧，可形成低热阻路径，以促进从pcb到机器壳体的导热流动。此外，导电层可以充当散热器，以增加pcb的对流冷却。56.本文所描述的实施例涉及“导热层”和“导电层”。导热层的布置仅可以导热，并且不连接至电压源或电流源。可提供导电层的示例，以经由可耦接到电压源或电流源的迹线或线圈传导电流。57.图12示出了具有四个导电层501的pcb定子500的实施例的横截面。每个层501可以具有多个线圈。在一些形式中，导热材料层510可以包括在pcb定子500的两个大表面上。pcb定子500可具有内径边缘505和外径边缘530。当pcb定子500安装在机器壳体550中时，外径边缘530通常是接合机器壳体550的部分。外部导热层510可以从在外径边缘530处或附近的部分，延伸到在pcb定子500的内径边缘505处或附近的部分。58.在一些实施例中，可以将过孔540添加至pcb定子500的外边缘530附近的部分。过孔540可以与外部导热层530热连接，从而促进pcb定子500的两个表面之间的热流动。虽然图12示出了位于两个径向位置处的过孔540，但是应当理解的是，其他实施例可以不具有任何过孔，或者可以仅在一个径向位置处、或者在连接外部导热层510的多于两个径向位置处具有过孔540。59.在一些实施例中，可以将替代性的或附加的过孔545添加至pcb定子500的内边缘505附近的部分。过孔545还可以促进pcb定子500的表面上的两个导热层510之间的热流动。虽然图11示出了位于一个径向位置处的过孔545，但是应当理解的是，其他实施例可以不具有任何过孔545，或者可以具有位于连接外部导热层510的两个或更多个径向位置处的过孔545。60.在一些实施例中，pcb定子500可以包括由导热材料(例如，铜合金、铝合金等)形成的散热器，以促进通过对流的热移除。图12示出了例如用紧固件525附接至pcb定子500的两个大侧部的散热器515形式。散热器515可以接触邻近pcb定子500的内径边缘505的导热层510。紧固件525可以是铆钉、螺栓和螺母等。散热器515还可焊接至导热层510。散热器515可促进pcb定子500与转子580之间的气隙570内的气流560的热移除。61.图12还描绘了耦接至靠近外径边缘530的pcb定子500的两个大侧部的替代的或附加的散热器535。散热器535可以接触导热层510。散热器535的形式可用紧固件520(诸如本文中描述的那些)耦接到pcb定子500。在其他实施例中，散热器535可以用专用紧固件或焊料耦接到pcb定子500。虽然图12示出了具有邻近pcb定子的两个边缘的散热器的实施例，但是应当理解的是，一些实施例可以具有仅邻近pcb定子的内边缘或仅邻近外边缘安装的散热器。62.散热器515和535的实施例可由连续的导热材料条带形成、或可分段。图13示出具有安装到pcb定子500的外部导热层510中的一个的散热器的pcb定子500。邻近pcb定子500的内径边缘安装的散热器515可以包括至少两个区段515a和515b。邻近pcb定子500的外径边缘安装的散热器535可包括至少两个区段535a和535b。其他实施例可以具有带有两个以上区段的散热器。63.散热器可以具有旨在增强向冷空气的热传递的轮廓。图13中所示的散热器515和535可分别包括矩形指状物516和536。其他实施例可具有带有诸如梯形、菱形指状物等的不同形状的指状物的散热器。图13所示的散热器515可以是大致平坦的。相反，散热器535具有相对于散热器535的主体而言偏离出平面外定向的指状物536。其他实施例可以包括散热器和/或指状物的不同配置。例如，散热器可以具有一些在平面内的指状物以及在平面外的其他指状物。其他散热器还可具有相对于散热器主体的平面成第一角度(例如，15度)的一些指状物，以及相对于散热器主体的平面成第二角度(例如，30度)定向的其他指状物。替代的角度、形状和组合都是可能的。64.导热层的使用不限于pcb定子的外部部分。例如，图14示出了在pcb定子500中包括内部导热层590的实施例。在该实施例中，内部导热层590可以从pcb定子500的外径边缘530或其邻近处延伸至pcb定子500的内径边缘505或其邻近处。它可以用本文所描述的过孔540、545热连接到外部导热层510。65.类似于图12中所示的示例，图14中所描绘的实施例还包括分别用紧固件525和520耦接至外部导热层510的散热器515和535。其他实施例可不具有散热器，或者可仅在pcb定子500的一个边缘处具有散热器。虽然图14中所示的实施例具有位于pcb定子的两个外表面之间的大约一半位置的一个内部导热层，但是应理解的是，其他实施例可以在不同的结构和位置处具有更多的内部导热层。66.图15a和图15b示出了具有导电层501、外部导热层510以及内部导热层590的pcb定子500。图15a是具有两个均匀间隔的内部导热层590的pcb定子结构500的示例，该内部导热层590由四个导电层501彼此间隔开，并且还分别由四个导电层501与外部导热层510间隔开。图15b是具有三个不均匀地间隔的内部导热层590的pcb定子结构500的示例。内部导热层590由两个导电层501彼此间隔开，并且还分别由四个导电层501与外部导热层510间隔开。67.可以使用导热层和导电层的其他布置。此外，虽然具有多个内部导热层的一些实施例可以包括热连接过孔540和545以及散热器515和545，但是其他实施例可以仅包括热连接过孔。所有这些实施例都适用于单片pcb定子、以及具有耦接在一起以形成pcb定子的分段结构的那些pcb定子。68.将导热层510添加至pcb定子500的外部可以降低pcb的发射率，从而减少来自pcb的辐射热传递。可通过例如铜迹线的热和/或化学氧化、和/或通过在迹线上添加薄焊料掩模，来增加导热层的发射率。通过提高发射率，可增加来自pcb的辐射热传递。此外，通过增加pcb周围表面的发射率，可以增加来自pcb的辐射热传递。69.由于导热材料倾向于是良好的导电体，并且导热层被暴露于可以感应不希望的涡电流的变化磁场中，因此希望为这些层提供限制涡电流循环的特征。70.图16描绘了具有导热层510的实施例。导热层510可以包括一个或更多个基本上平直的径向导热迹线610，该导热迹线610从pcb定子500的内径边缘505或其邻近处延伸至pcb定子500的外径边缘530或其邻近处。图16示出了pcb的经受磁场变化的部分的大致位置。这也被称为pcb定子500的活性区域270。在活性区域270中，迹线610可以基本是薄的，以减小导热层中的涡电流损耗。在一些实施例中，在圆周方向或切线方向上的迹线宽度可以变化，例如从约0.005英寸至约0.040英寸之间变化。也可以使用其他尺寸。迹线610在轴向方向上的厚度可根据pcb层压板的可用性而变化。例如，迹线610可包括每平方英尺1、2或3盎司的铜、或者其他厚度。迹线610可包括所需的pcb热特性。71.在一些形式中，迹线610可以合并至在外径边缘530处或邻近外径边缘的导热材料的连续或基本上连续的部分或区域620。区域620可包括连接pcb中的导热层的一个或更多个过孔。如本文所描述的，一些实施例可以不具有过孔。导热材料区域620也可包括通孔，以促进将pcb定子安装到机器壳体。72.导热迹线610的示例可以仅耦接在一个端部上，以防止涡电流的循环。图17示出了图16中所示的导热层的实施例的详细视图，其中，在内径边缘505处或者邻近内径边缘505处的迹线610的端部615不互连。73.导热迹线的其他实施例可以具有非线性布局，诸如图18所示的布局。迹线630的示例可包括锯齿形图案。类似于图16所描绘的实施例，迹线630可通过连续或基本连续的导热材形成的部件620耦接在pcb定子500的外径边缘530处或邻近处。迹线630的一些形式不耦接在内径边缘505(图19)处或邻近处，使得迹线630的端部635不互连。74.图12至图19中所描绘的一个或更多个外部导热层510的示例可以电流地(galvanically)连接至机器壳体550。因此，外部导热层510可以为pcb定子500提供电接地面。这样的配置可防止在pcb定子500的表面上发生电晕放电。例如，这些实施例可用于pcb定子500在如果在未提供接地面的情况下会发生电晕放电的电压下运行的应用中。75.虽然图16和图18中所描绘的示例描绘了具有不同迹线图案的外部导热层，但应理解的是，内部传导层也可以包括具有不同迹线图案的导热迹线。76.其他实施例可以在定子pcb的内边缘和外边缘附近具有基本上连续的导热材料区域，以便例如能够安装散热器，如前文图12和图13中所示。图20和图21中所描绘的实施例是pcb定子的示例，其中，导热层510具有靠近内边缘505的连续或基本上连续的导热材料区域640、以及靠近外边缘530的连续或基本上连续的导热材料区域620。在这些形式中，导热材料区域620和640可以为在导热层510的迹线630中感应的涡电流建立循环路径。为了防止涡电流在导热层510中的循环，迹线630可被诸如所示的不连续部650中断。77.尽管图20和图21示出了不连续部650的位置，在距内边缘505的迹线630的长度的约三分之一处，但是其他实施例可以在诸如迹线630的中点的其他位置具有不连续部。78.应当理解的是，尽管图20和图21中所描绘的实施例具有呈锯齿形图案的导热层迹线，但其他实施例可以具有平直迹线或一些其他图案。此外，本文所描述的图案和特征也可存在于内部导热层中，并且还可应用于包括单个环形定子结构或包括分段的环形定子结构的定子pcb。79.图22a和图22b示出了导热层的实施例，其中，两条相邻迹线660在pcb定子的内边缘505邻近处的端部670处连接，并且分别连接至pcb定子的外边缘530邻近处的两个单独的引线680a和680b。引线680a和680b可连接至电机监控系统，该电机监控系统可测量在运行期间在引线680a和680b的相应迹线660上感应的电压。多个这样的迹线对660可以包括在pcb定子的一个或两个面上。80.这些实施例可以用于在操作过程中检测转子是否接触定子。在诸如由于机械故障的转子-定子接触的情况下，转子与导热迹线660之间的摩擦可磨掉迹线660中的一个或更多个，包括耦接至电机监测系统的那些。如果发生这样的情况，则来自受影响的迹线660的由电动机监测系统测量的电压可降至零值或基本上接近零值，这可在对定子或机器的其他部分发生灾难性损坏之前触发电机关闭和/或对系统操作者的警告。81.尽管图22a和图22b示出了在具有线性迹线的导热层中的转子-定子接触检测器的实施例，但是可以在诸如本文所描述的其他实施例的具有非线性迹线的导热层中实现相同的布置。82.图23a和图23b描绘了pcb定子500可以被夹在壳体550的两个互锁部段550a与550b之间的实施例。在该实施例中，定子500可具有夹在pcb定子500的两个主侧部中的每一个与相应的壳体部段550a、550b之间的散热器535。此外，pcb定子500可具有形状可为椭圆形的多个安装孔710。在一些示例中，安装孔710可与对准销720基本径向对准(相对于旋转轴线)并且接收对准销720。对准销720可以将pcb定子500、壳体部段550a、550b和散热器535定位并固定成以装置的旋转轴线为近似中心。83.在一些实施例中，对准销720可以压配合到壳体部段550a、550b中的至少一个。因为在一些形式中，安装孔710是细长的，因此对准销720可具有与安装孔710的滑动配合。这在pcb定子500在运行期间热膨胀时可以是有用的。pcb定子500的直径可以滑动并伸入到位于定子周边边缘530与壳体550的内面之间的圆周间隙730中。84.尽管图23a和图23b示出了散热器535存在于pcb定子500的两个主侧部上的实施例，但其他实施例可以仅在一侧上具有散热器或者根本不具有散热器。此外，尽管示出的示例在所有安装孔710中具有对准销720，但是其他实施例可仅在安装孔710中的某些中具有对准销710。85.其他实施例可以包括以下项目中的一个或更多个。86.1.一种轴向场旋转能量装置，包括：87.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；以及88.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，并且被配置成操作多个电相位，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层，每个pcb面板被指配给所述电相位之一，该定子组件的每个电相位被配置成由多个pcb面板提供，并且用于每个电相位的pcb面板沿轴向彼此间隔开并且彼此混合。89.2.该装置，其中，用于每个电相位的pcb面板以重复图案均匀地沿轴向彼此交替。90.3.该装置，其中，每个pcb面板包括相同数量的层。91.4.该装置，其中，pcb面板中的至少一个的第一层包括具有第一匝数的线圈，并且第二层包括具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈。92.5.该装置，其中，pcb面板中的至少一个的第一层包括具有第一匝数的线圈和具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈两者。93.6.该装置，其中，pcb面板中的至少一个包括与另一个pcb面板不同数量的层。94.7.该装置，其中，pcb面板中的至少一个的第一层包括具有第一匝数的线圈，并且第二层包括具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈。95.8.该装置，其中，所选的pcb面板中的第一层包括具有第一匝数的线圈和具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈两者。96.9.该装置，其中，所述pcb面板中的至少一个的第二层包括具有第三匝数的线圈和具有不同于第三匝数的第四匝数的线圈两者。97.10.该装置，其中，所选的pcb面板中的第二层包括具有第三匝数的线圈和具有不同于第三匝数的第四匝数的线圈两者。98.11.该装置，其中，该定子组件包括离散的pcb径向区段，该离散的pcb径向区段机械地和电气地耦接在一起，以形成该定子组件。99.12.该装置，其中，用于每个电相位的pcb面板以重复图案均匀地沿轴向彼此交替。100.13.该装置，其中，每个pcb面板包括相同数量的层。101.14.该装置，其中，pcb面板中的至少一个中的第一层包括具有第一匝数的线圈，并且第二层包括具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈。102.15.该装置，其中，pcb面板中的至少一个中的第一层包括具有第一匝数的线圈和具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈两者。103.16.该装置，其中，pcb面板中的至少一个包括与另一个pcb面板不同数量的层。104.17.该装置，其中，pcb面板中的至少一个中的第一层包括具有第一匝数的线圈，并且第二层包括具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈。105.18.该装置，其中，所选的pcb面板中的第一层包括具有第一匝数的线圈和具有不同于第一匝数的第二匝数的线圈两者。106.19.该装置，其中，所述pcb面板中的至少一个的第二层包括具有第三匝数的线圈和具有不同于第三匝数的第四匝数的线圈两者。107.20.该装置，其中，所选的pcb面板中的第二层包括具有第三匝数的线圈和具有不同于第三匝数的第四匝数的线圈两者。108.1.一种轴向场旋转能量装置，包括：109.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；以及110.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层，并且每个层包括多个线圈，每个线圈包括相对于该轴线的径向迹线，该径向迹线包括非线性径向迹线，该非线性径向迹线由横向于该非线性径向迹线的弓形迹线耦接。111.2.该装置，其中，该非线性径向迹线包括锯齿形图案。112.3.该装置，其中，形成该非线性径向迹线的部分之间的、相对于该转子的运动方向的角度的绝对值大于90度。113.4.该装置，其中，该非线性径向迹线包括方波图案。114.5.该装置，其中，该非线性径向迹线包括正弦波图案。115.6.该装置，其中，该定子组件包括离散的pcb区段。116.7.该装置，其中，该非线性径向迹线包括规则的重复图案。117.8.该装置，其中，该非线性径向迹线包括不规则的重复图案。118.9.一种轴向场旋转能量装置，包括：119.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；120.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层并且每个层包括多个线圈，每个线圈包括相对于该轴线的径向迹线，该径向迹线包括非线性径向迹线，该非线性径向迹线由横向于该非线性径向迹线的弓形迹线耦接；并且其中121.该定子组件包括多个离散的pcb径向区段，该pcb径向区段机械地和电气地耦接在一起，以形成该定子组件。122.10.该装置，其中，该非线性径向迹线包括锯齿形图案。123.11.该装置，其中，形成该非线性径向迹线的部分之间的、相对于该转子的运动方向的角度的绝对值大于90度。124.12.该装置，其中，该非线性径向迹线包括方波图案。125.13.该装置，其中，该非线性径向迹线包括正弦波图案。126.14.该装置，其中，该非线性径向迹线包括规则的重复图案。127.15.该装置，其中，该非线性径向迹线包括不规则的重复图案。128.16.一种轴向场旋转能量装置，包括：129.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；以及130.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层并且每个层包括多个线圈，每个线圈包括相对于该轴线的径向迹线，该径向迹线包括非线性径向迹线，该非线性径向迹线由横向于该非线性径向迹线的弓形迹线耦接；131.该非线性径向迹线包括锯齿形图案；以及132.形成锯齿形图案的部分之间的、相对于转子的运动方向的角度的绝对值大于90度。133.17.该装置，其中，该定子组件包括离散的pcb径向区段，该pcb径向区段机械地和电气地耦接在一起，以形成该定子组件。134.1a.一种轴向场旋转能量装置，包括：135.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；以及136.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层，每个层包括多个线圈，并且该定子组件的至少一个外部部分包括外部导热层，该外部导热层从该定子组件的内径部分延伸到该定子组件的外径部分。137.1b.一种轴向场旋转能量装置，包括：138.转子，该转子具有旋转轴线，并且每个转子包括磁体；139.定子组件，该定子组件沿轴向位于转子之间，该定子组件包括多个印刷电路板(pcb)面板，每个pcb面板包括多个层，每个层包括多个线圈，并且该定子组件的至少一个外部部分包括外部导热层，该外部导热层从该定子组件的内径部分延伸至该定子组件的外径部分；以及140.每个pcb面板包括离散的pcb径向区段，该pcb径向区段机械地和电气地联接在一起，以形成相应的pcb面板。141.2.该装置，其中，该定子组件的两个主外侧部包括彼此热耦接的相应的外部导热层。142.3.该装置，其中，该外部导热层与多个过孔热耦接。143.4.该装置，其中，每个外部导热层的至少一个表面包括增加其发射率的处理。144.5.该装置，其中，该过孔位于该内径部分和该外径部分的邻近处。145.6.该装置，进一步包括散热器，该散热器包括在内径部分和外径部分中的至少一个的邻近处耦接的导热材料。146.7.该装置，其中，每个散热器包括离散的散热器区段。147.8.该装置，其中，每个散热器包括从该散热器的平面延伸的指状物。148.9.该装置，其中，指状物中的一些以第一角度定向，并且指状物中的另外一些以不同于第一角度的第二角度定向。149.10.该装置，进一步包括位于定子组件内部的内部导热层。150.11.该装置，其中，该内部导热层通过过孔热耦接至该外部导热层。151.12.该装置，其中，该过孔位于该内径部分和该外径部分中的至少一个的邻近处。152.13.该装置，进一步包括散热器，该散热器包括在该内径部分和该外径部分中的至少一个的邻近处耦接的导热材料。153.14.该装置，其中，每个散热器包括离散的散热器区段。154.15.该装置，其中，每个散热器包括从该散热器的平面延伸的指状物。155.16.该装置，其中，指状物中的一些以第一角度定向，并且指状物中的另外一些以不同于第一角度的第二角度定向。156.17.该装置，进一步包括多个内部导热层。157.18.该装置，其中，该内部导热层彼此均匀地间隔开。158.19.该装置，其中，该内部导热层彼此不均匀地间隔开。159.20.该装置，其中，该导热层包括径向热迹线，该径向热迹线通过连续热耦接部在邻近外径部分的该径向热迹线的端部处热耦接。160.21.该装置，其中，该连续热耦接部包括内部连续热耦接部。161.22.该装置，其中，该连续热耦接部包括外部连续热耦接部。162.23.该装置，其中，该连续热耦接部包括内部连续热耦接部和外部连续热耦接部。163.24.该装置，其中，该内部连续热耦接部和该外部连续热耦接部通过导热的过孔热耦接在一起。164.25.该装置，其中，该径向热迹线包括线性图案。165.26.该装置，其中，该径向热迹线包括非线性图案。166.27.该装置，其中，该径向热迹线包括锯齿形图案。167.28.该装置，其中，该径向热迹线包括中断涡电流的循环的不连续部。168.29.该装置，其中，该径向热迹线通过连续热耦接部在邻近该内径部分的该径向热迹线的端部处热耦接。169.30.该装置，其中，该导热迹线具有非线性图案。170.31.该装置，其中，该导热迹线具有锯齿形图案。171.32.该装置，其中，径向热迹线中的至少一对不连接至任何热耦接部，并且该径向热迹线中的该至少一对连接至定子组件的内径部分的邻近处，并且进一步连接至电机监控系统的电压传感器。172.33.该装置，其中，该外部导热层电流地耦接至该装置的机器壳体，并且该外部导热层被配置成为该定子组件提供电接地。173.本文所使用的术语仅是出于描述特定示例性实施例的目的，而不旨在是限制性的。除非上下文另有明确指示，如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”也可旨在包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”是包括性的，并且因此指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。本文所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或所示出的特定顺序执行，除非被特定地标识为执行顺序。还应当理解的是，可以采用附加的或替代的步骤。174.当涉及元件或层在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、接合、连接或耦接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当涉及元件“直接在”另一元件或层“上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项的一个或更多个的任何组合和所有组合。175.尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一个元件、部件、区域、层或部段区分开。当在本文中使用诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语时，除非上下文清楚地指示，术语并不暗示序列或顺序。因此，在不背离示例性实施例的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或者第一部段可被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或者第二部段。176.为便于描述，本文中可使用诸如“内部”、“外部”、“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等的空间相对术语，来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可以旨在包括除附图中所描绘的定向之外的使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果将附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方两个定位。装置可以以其他方式定向(旋转度数或以其他定向)，并且以本文所使用的空间相对描述相应的解释。177.本书面描述使用示例来公开实施例，包括最佳模式，并且还使得本领域普通技术人员能够制造和使用本发明。可专利的保护范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果其他示例包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求的保护范围内。178.在上述说明书中，已经参照特定实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员应当理解的是，在不脱离如下文权利要求中阐述的本发明的保护范围的情况下，可以做出各种修改和改变。因此，说明书和附图被视为是说明性的而非限制性的，并且所有这些修改旨在被包括在本发明的保护范围内。179.阐述在本专利文档中使用的某些词语和短语的定义可以是有利的。术语“通信”及其派生词包括直接和间接通信两者。术语“包含”和“包括”以及其派生词意指包括但不限于。术语“或(or)”是包括性的，意指和/或。短语“与…相关联”及其派生词可以意指包括、被包括在…内、与…互连、包含、被包含在…内、连接到或与…连接、耦接到或与…耦接、可与…通信、与…协作、交替、并置、接近、绑定到或与…绑定、具有、具有…的属性、和…具有关系或与…具有关系等。当与一系列项目一起使用时，短语“至少一个”意指可以使用所列出的项目中的一个或更多个的不同组合，并且可以仅需要该列表中的一个项目。例如，“a、b和c中的至少一个”包括以下组合中的任一个：a、b、c、a和b、a和c、b和c、以及a和b和c。180.此外，本文所描述的各种功能可以由一个或更多个计算机程序来实施或支持，该一个或更多个计算机程序中的每一个是由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”涉及适于以合适的计算机可读程序代码实现的一个或更多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据或它们的一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、硬盘驱动器、光盘(cd)、数字化视频光盘(dvd)、固态硬盘(ssd)、或任何其他类型的存储器。“非瞬态”计算机可读介质不包括传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非瞬态计算机可读介质包括其中数据可被永久地存储的介质和其中数据可被存储并随后被重写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器装置。181.而且，“一个”或“一种”的使用用于描述本文所描述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明保护范围的一般意义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非另有说明。182.本技术中的描述不应当被理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求保护范围内的必要或关键元件。专利主题的保护范围仅由所允许的权利要求限定。此外，除非在特定的权利要求中明确使用了确切的词语“用于…的装置”或“用于…的步骤”，紧接着是标识功能的分词短语，否则权利要求中的任一项都不相对于任何所呈权利要求或权利要求要素援引35u.s.c.§112(f)。183.上文已经参照特定实施例描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案、以及可以引起任何益处、优点、或解决方案发生或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的、不可修改的(sacrosanct)或必要的特征。184.在阅读说明书之后，技术人员将理解，为了清楚起见，本文在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可在单个实施例中以组合方式提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地或以任何子组合的方式提供。此外，对保护范围中提及的值的引用包括该保护范围内的各个值和每个值。









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