CN115700965A - 轴向磁通马达的混合定子芯段 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轴向磁通马达的混合定子芯段。提供了一种轴向磁通马达，并且其包括轴、连接到轴的至少一个转子和定子。定子包括定子芯和导电线。定子芯是分段的和环形的，并且包括中心开口，轴穿过该中心开口延伸到至少一个转子。定子芯包括混合段。混合段包括软磁复合材料部件和层压分层块。层压分层块包括两个倾斜层压分层块，其中两个倾斜层压分层块之间的距离沿着混合段的径向延伸中心线径向增加。导电线缠绕在混合段上。

Description

轴向磁通马达的混合定子芯段

技术领域

本公开涉及轴向磁通马达的定子，并且更具体地，涉及轴向磁通马达中的定子芯段。

背景技术

本部分中提供的信息旨在概括介绍本公开的背景。在本部分中描述的范围内，当前提及的发明人的工作，以及在提交时可能不符合现有技术的描述方面，既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。

电动马达通过产生扭矩将电能转换为机械功，而发电机将机械功转换为电能。电动车辆和混合动力车辆采用电动马达/发电机，例如感应和永磁马达/发电机，用于推进和获取制动能量。虽然本文主要提及马达，但是本文描述的原理也适用于发电机。

电动马达可以包括转子和定子。转子包括永磁体，并相对于定子旋转。转子连接到转子轴上，转子轴随转子旋转。转子与定子由气隙分开。定子包括导线绕组形式的导体。当电流通过导线绕组时，产生具有相关联磁通量的磁场。由于磁场作用在转子的永磁体上，因此功率通过气隙传递。结果，电能被转换成机械能来使转子轴旋转。在电动车辆中，转子用于经由旋转轴通过齿轮组传递扭矩以驱动车辆的车轮。

两种类型的电动马达是径向磁通马达和轴向磁通电动马达。在径向磁通马达中，转子和定子通常以同心或嵌套配置定位，使得当定子通电时，产生从定子径向延伸到转子的磁通量。定子的导电绕组通常平行于旋转轴线布置，从而产生磁场，该磁场沿着转子轴从旋转轴线在径向方向定向。在轴向磁通马达中，平行于旋转轴线的磁场由相对应定子的导电线绕组产生。轴向磁通马达中产生的磁通量平行于转子轴的旋转轴线延伸。轴向磁通马达趋向于比径向磁通马达更小、更轻并产生更大的功率。

发明内容

提供了一种轴向磁通马达，并且其包括轴、连接到轴的至少一个转子和定子。定子包括定子芯和导电线。定子芯是分段的和环形的，并且包括中心开口，轴穿过该中心开口延伸到至少一个转子。定子芯包括混合段。混合段包括软磁复合材料部件和层压分层块。层压分层块包括两个倾斜层压分层块，其中两个倾斜层压分层块之间的距离沿着混合段的径向延伸中心线径向增加。导电线缠绕在混合段上。

在其他特征中，混合段是第一混合段。定子芯包括混合段。混合段包括第一混合段。混合段中的每一个包括软磁复合材料部件和层压分层块。

在其他特征中，混合段中的每一个的层压分层块包括两个倾斜层压分层块，其中混合段中的每一个的两个倾斜层压分层块之间的距离沿着第一混合段的相应径向延伸中心线径向增加。

在其他特征中，混合段包括一个或多个非倾斜层压分层块，该一个或多个非倾斜层压分层块以以下至少一种情况延伸：平行于径向延伸的中心线延伸或沿径向延伸中心线径向延伸。

在其他特征中，一个或多个非倾斜层压分层块包括单个非倾斜层压分层块，该单个非倾斜层压分层块沿着径向延伸中心线朝向两个倾斜层压分层块从混合段的径向最外边缘径向向内延伸。

在其他特征中，两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度与一个或多个非倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

在其他特征中，混合段包括非倾斜层压分层块，非倾斜层压分层块以以下至少一种情况延伸：平行于径向延伸中心线延伸或沿径向延伸中心线径向延伸。

在其他特征中，两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度与一个或多个非倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

在其他特征中，非倾斜层压分层块包括:两个非倾斜层压分层块延伸到混合段的径向最外边缘；和单个非倾斜层压分层块，从两个非倾斜层压分层块朝向两个倾斜层压分层块径向向内延伸。

在其他特征中，两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

在其他特征中，提供了一种轴向磁通马达，并且其包括轴、至少一个转子和定子。至少一个转子连接到轴上。定子包括定子芯和导电线。定子芯是分段的和环形的，并且包括中心开口，轴穿过该中心开口延伸到至少一个转子。定子芯包括混合段。混合段包括软磁复合材料部件和包括层压分层块的层压分层***物。层压分层块中的径向最内的层压分层块延伸到混合段的径向最内边缘。层压分层块的径向最外层压分层块延伸到混合段的径向最外边缘。导电线缠绕在混合段上。

在其他特征中，混合段是第一混合段。定子芯包括混合段。混合段包括第一混合段。混合段中的每一个包括软磁复合材料部件和层压分层块。

在其他特征中，混合段包括一个或多个层压分层块，其设置在层压分层块的径向最内的层压分层块与层压分层块的径向最外的层压分层块之间。

在其他特征中，混合段包括两个层压分层块，其设置在层压分层块的径向最内的层压分层块与层压分层块的径向最外的层压分层块之间。

在其他特征中，层压分层块之一的层压层的轴向宽度相同。

在其他特征中，层压分层块中的每一个的层压层的轴向宽度相同。

在其他特征中，层压分层块的轴向宽度是不同的。

在其他特征中，层压分层块中的一个或多个轴向延伸到混合段的轴向最外边缘。

在其他特征中，层压分层块布置为阶梯配置。软磁复合材料部件具有阶梯形轴向最内表面，该阶梯形轴向最内表面与层压分层块的轴向最外表面尺寸的尺寸相匹配。

在其他特征中，层压分层块的径向最内的层压分层块的轴向宽度小于设置在层压分层块的径向最内的层压分层块与层压分层块的径向最外的层压分层块之间的层压分层块的轴向宽度。层压分层块的最外的层压分层块的轴向宽度大于设置在层压分层块的径向最内的层压分层块与层压分层块的径向最内的层压分层块之间的层压分层块的轴向宽度。

从详细描述、权利要求和附图中，本公开的进一步的应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

从详细描述和附图中，将会更全面地理解本公开，其中:

图1是包括定子芯和两个转子的示例轴向磁通马达的透视图；

图2是分段定子芯的一个示例的透视图；

图3是具有软磁复合材料(SMC)模制齿和极靴的示例定子芯段的透视图；

图4是示例定子芯齿的透视图，该示例定子芯齿包括具有不同宽度的堆叠层压层；

图5是具有混合结构的示例定子芯段的透视图，其中齿和极靴包括SMC材料和层压分层块的相对应部分；

图6是根据本公开的包括倾斜层压分层块和非倾斜层压分层块的定子芯段的示例的侧视图；

图7是根据本公开的包括倾斜层压分层块和非倾斜层压分层块的定子芯段的示例的侧视图；

图8是根据本公开的定子芯段的示例的侧视图，该定子芯段包括堆叠层压分层块，堆叠层压分层块具有相应宽度并共同延伸至径向内周边缘和外周边缘；

图9是效率曲线图，示出了包括仅由SMC材料形成的定子芯段的第一马达和包括混合定子芯段的第二马达之间的效率差异；

图10是根据本公开的包括轴向磁通马达的车辆的一部分的顶视图；和

图11是根据本公开的包括轴向磁通马达的车辆***的功能框图。

在附图中，附图标记可以重复使用来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

图1示出了轴向磁通马达100的一个示例。轴向磁通马达100具有第一转子110和第二转子120，这两个转子都连接到转子轴130并配置成绕转子轴130旋转。本文公开的示例适用于这种类型的轴向磁通马达和其他轴向磁通马达。例如，虽然示出了两个转子，但是轴向磁通马达可以包括一个或多个转子。第一转子110和第二转子120都是环形的，具有设置在中心的孔118。转子轴130穿过设置在中心的孔118，并限定旋转轴线132，转子110、120绕旋转轴线132旋转。旋转轴线132可以沿着转子轴130的纵向中心线延伸和/或包括转子轴130的纵向中心线。

定子140轴向设置在转子110、120之间，并且是环形的。定子140是固定并且静止的，而第一转子110和第二转子120在操作期间与转子轴130一起旋转。第一转子110面向定子140的第一侧142，并在其间限定第一气隙144。第二转子120面向定子140的第二侧146，并在其间限定第二气隙148。

尽管轴向磁通马达100显示为具有中央单个定子140和两个外部转子110、120，但是本文公开的示例也适用于其他配置。一些示例轴向磁通马达配置包括(i)两个定子和单个转子，或者(ii)单个定子和两个或更多个转子。轴向马达可以包括相应的壳体，并且相对应的转子、定子和轴可以设置在壳体内。壳体可以固定到车架上，并且轴可以联接到相对应车辆的一个或多个轮轴、齿轮箱(例如减速齿轮箱)、另一个轴等上。

转子110、120中的每一个可以具有相同的设计，并且在相反方向上面向定子140。转子110、120中的每一个包括附接在转子体114上的永磁体112。永磁体112可以具有交替的极性。每个永磁体112在其间限定了通道116，通道116可以沿着相应转子的面径向延伸。以这种方式，永磁体112和通道116可以一起限定多个磁极。

定子140包括定子芯，该定子芯包括定子芯段(本文称为“段”)150，导电绕组(或缠绕的导线)152卷绕在定子芯段150周围。定子140在定子芯段150中的相邻的定子芯段150之间限定了狭槽156。定子140可以是固定并且静止的。狭槽156可以被配置成接收导电绕组152，导电绕组152可以缠绕在狭槽156中并穿过狭槽156。作为示例，绕组152可以包括铜和/或铜合金。

转子轴130可以穿过定子140中设置在中心的孔154，并由轴承支撑，轴承相对于定子140对准转子110、120，同时允许转子轴130旋转。定子140的导电绕组152可以由铜和/或其他导电材料形成。导电绕组152被配置成当被施加电流时产生磁场以与永磁体112的磁场相互作用。定子140的不同区域可被选择性地通电，以在转子110、120上施加旋转力，导致转子110、120和转子轴130相对于旋转轴线132旋转。

轴向磁通马达100提供高扭矩输出，并因此适用于高扭矩应用，包括用于电动或混合动力车辆中。在这种变型中，包封马达100的壳体可以附连到车架，并且来自转子轴130的一端的至少一个输出可联接到减速箱或直接联接到车辆驱动轮。

图2示出了分段定子芯200的示例，其包括设置在定子盘230上的段220。分段定子芯200可以替换图1的定子140，并且包围转子轴202。段220通常为梯形，并且至少部分由软磁复合材料(SMC)形成。段220中的一个或多个可以如图3-5所示配置。在一些实施例中，段220各自被配置为如图3-5中的一个或多个图所示。段220之间的间隙被称为通道232，并且由段220的侧部限定。如图所示，段220可以包括凹陷区域226，该凹陷区域226被配置成接收至少一根导电线，导电线缠绕在段220周围以提供绕组234。导线可以卷绕在段220中的每一个的外部236的至少一部分周围。SMC材料可以容易地制造成各种复杂的形状，以提供段220的至少部分。段220可以包括极靴224。

图3-8示出了定子芯段及其部分，其可替换图1-2的段150、220中的一个或多个。图3示出了具有SMC模制齿302和极靴304、306的示例定子芯段300。定子芯段300可形成为两个部件，例如，(i)包括第一极靴304和齿302的第一轴向部分310的第一部件308，和(ii)包括第二极靴306和齿302的第二轴向部分314的第二部件312。第一部件308可以粘附到第二部件312上。更具体地，第一轴向部分310可以粘附到第二轴向部分314。整个定子芯段可以由SMC 形成，或者替代地定子芯段300的第一部分可以由SMC 形成，而另一部分可以由层压金属层和/或一个或多个层压分层块形成和/或包括层压金属层和/或一个或多个层压分层块。

图4示出了示例定子芯齿400，其包括具有不同宽度的堆叠层压层410。磁性材料的层压层410可以各自包括铁磁材料，例如磁钢。这些层410中的每一层的铁磁材料可以通过绝缘涂层彼此隔离。作为示例，层410中的每一个可以包括涂覆有绝缘和/或介电材料的磁性材料层。绝缘材料设置在两个相邻的磁性材料层之间。如图所示，层压层410可以是在制造过程期间堆叠、压制、冲压、退火和/或彼此粘附的层压钢片，以形成层压定子芯齿。当组装多个层压定子芯齿时，这些齿提供可磁化的磁极。

齿400的层410中的每一个具有相应且不同的尺寸组，其中每个组包括不同的长度和宽度。这些层410中的每一个可以具有相同的厚度。作为示例，第一层412具有由其长度、宽度和高度(例如，厚度)限定的第一尺码，而第二层414具有由其长度、宽度和高度限定的第二尺码。第二层414的第二尺码小于第一层412的第一尺码。由于这些层400中的每一个层的尺码不同，所以齿400的制造需要比用于形成图3的段300和/或完全由SMC材料形成的齿的制造过程复杂得多的制造过程。

对于轴向磁通马达，使用SMC材料制造定子芯段比使用层压层制造定子芯段更容易。然而，马达效率受到影响，因为SMC表现出比层压磁钢层更高的芯损耗。与包括具有层压磁钢分层齿的定子芯的轴向磁通马达相反，包括具有SMC形成的齿的定子芯的轴向磁通马达的扭矩能力也较低。

图5示出了具有混合结构的示例定子芯段500，其中齿502和极靴504、506包括SMC和层压分层堆叠508。齿502包括第一轴向部分510和第二轴向部分512。层压分层堆叠508包括层压分层块，其中每个层压分层块包括层压层堆叠。层压分层块的每个层压层具有与层压分层块中的每个其他层压层相同或相似的尺寸。在所示的示例中，每个层压分层块具有不同的宽度。示出了层压分层块之一的示例宽度W。通过包括层压分层堆叠508，段500表现出比图3的段300更少的损耗和更高的效率。作为示例，包括层压分层块的段500的总体积的百分比可以是45%。

本文阐述的示例包括轴向磁通马达，轴向磁通马达包括具有混合段的定子芯。混合段包括SMC材料和层压磁钢堆叠层，称为层压分层块。图6-8示出了多个混合示例。每个段的层压含量越多，芯损耗越少，并且马达操作效率越好。混合示例被设计为最大化段的给定包络的层压含量的数量，并且从而使操作效率最高。

图6示出了定子芯段600的示例，该定子芯段600包括倾斜层压块602、604和非倾斜(或中心线延伸的)层压块606。倾斜层压块602、604相对于中心线608成角度。中心线608径向延伸并穿过段600的中心。倾斜层压块602、604中的每一个延伸到环形外边缘并因此与该段的环形外边缘共享环形外边缘。例如，倾斜层压块602的环形外边缘610是段600的环形外边缘。类似地，倾斜层压块604的环形外边缘612是段600的另一环形外边缘。非倾斜层压块606沿着中心线608延伸，并且在中心线608上在环形方向上居中。非倾斜层压块606从段600的径向外边缘620延伸到倾斜层压块602、604的内环形边缘622、624。

块602、604和606中的每一个的宽度可以相同。块602、604中的每一个的长度可以相同，并且比块606的长度更长。宽度在环形方向测量。长度是径向测量的。作为示例，示出了倾斜层压分层块604的宽度W和长度L。块602、604和606的深度也可以相同。深度在轴向方向上测量。块602、604和606的宽度和深度可以相同，以降低制造复杂性。

段600还包括SMC部件630、632、634。SMC部件630、632、634是三角形的。SMC部件630设置在非倾斜层压块606的径向内边缘636与内环形边缘622、624之间。SMC部件632、634设置在内环形边缘622、624之间。SMC部件632、634具有沿径向外边缘620延伸的径向外边缘640、642。SMC部件630、632、634中的每一个可以由SMC材料形成，并且如本文所描述。如图所示，径向外边缘(或外周边缘)620可以是弧形的和/或具有多个线状边缘。层压分层块602、604、606中的每一个延伸到线状边缘。层压分层块602、604、606可以具有外径向边缘，其成形为与径向外边缘720的相对应部分的形状相匹配。

本文所指的SMC 部件可以由SMC 粉末形成，其表面可以覆盖有电绝缘层。SMC 粉末可以包括铁粉，该铁粉具有能够使用压力机模制以提供预定形状的细颗粒。颗粒可以涂有绝缘材料。来自压力机的压力使颗粒结合在一起。这些粉末通过压制或固结的方式固结以形成软磁部件。因此， 这种SMC材料可以容易地形成各种不同且复杂的形状，像图5-8所示的大致梯形和三角形形状。

段600、块602、604、606和SMC部件630、632、634的尺码和形状可以根据应用而变化。块602、604、606和SMC部件630、632、634的尺码和形状可以变化，以最大化块602、604、606的总体积与SMC部件630、632、634的总体积之间的比。作为示例，层压分层材料相对于段600的总体积的百分比可以是76%或其他百分比。

段600可以不包括极靴。在一个实施例中，定子芯齿形成为类似于段600，并且包括轴向设置的极靴。极靴可以部分地由SMC材料形成。类似于图5的示例，块602、604、606可以轴向延伸到极靴中。尽管段600被示出为仅包括两个倾斜层压分层块和仅一个非倾斜层压分层块，但是段600可以包括更多倾斜层压分层块和/或更多非倾斜层压分层块。

图7示出了类似于图6的定子芯段的定子芯段700的示例，但是定子芯段700不包括两个倾斜层压分层块和单个非倾斜层压分层块，而是包括两个倾斜层压分层块702、704和多个非倾斜层压分层块706、708、710。中心线在层压分层块708、710之间延伸并穿过层压分层块706的中心，层压分层块706设置在倾斜层压分层块702、704与非倾斜层压分层块708、710之间并与之接触。层压分层块708、710彼此接触，并且分别与层压分层块702、704接触，并且可以用单个层压分层块替换。

块702、704、706、708和710中的每一个的宽度可以相同。块702、704中的每一个的长度可以相同，并且比块706、708和710的长度更长。块706、708和710的长度可以相同。块702、704、706、708和710的深度可以相同。宽度在环形方向上测量。长度是径向测量的。深度在轴向方向上测量。块702、704、706、708和710的宽度和深度可以相同，以降低制造复杂性。

层压分层块702、704、708、710中的每一个延伸到段700的径向外边缘(或外周边缘)720的线状边缘。径向外边缘720可以是弧形的。层压分层块702、704、708、710可以具有外径向边缘，其成形为与径向外边缘720的相对应部分的形状相匹配。

段700还包括SMC部件730、732、734、736、738。SMC部件730、732、734、736、738是三角形的。SMC 部件730设置在倾斜层压分层块702、704与非倾斜层压分层块706之间并粘附到其上。SMC 部件732、734设置在倾斜层压分层块702、704与非倾斜层压分层块706、708、710之间并粘附到其上。SMC 部件736、738设置在倾斜层压分层块702、704与非倾斜层压分层块708、710之间并粘附到其上。SMC部件736、738具有沿径向外边缘720延伸的径向外边缘740、742。SMC部件730、732、734、736、738中的每一个可以由SMC材料形成，并如本文所描述的。作为示例，层压分层材料相对于段700的总体积的百分比可以是86%或其他百分比。

段700可以不包括极靴。在一个实施例中，定子芯齿形成为类似于段700，并且包括轴向设置的极靴。极靴可以部分地由SMC材料形成。类似于图5的示例，块702、704、706、708、710可以轴向延伸到极靴中。尽管段700被示出为仅包括两个倾斜层压分层块和仅三个非倾斜层压分层块，但是段700可以包括更多倾斜层压分层块和/或更多非倾斜层压分层块。

图8示出了定子芯段800的示例，该定子芯段800包括堆叠层压分层块802、804、806、808，堆叠层压分层块802、804、806、808具有相应的宽度并且共同延伸到径向内周边缘810和径向外周边缘812。层压分层块802、804、806、808被配置成提供如图所示的阶梯结构。宽度W1-W4分别针对层压块802、804、806、808示出。如图所示，块802的宽度W1小于块804的宽度W2，块804的宽度W2小于块806的宽度W3。块808的宽度W4大于宽度W3。尽管块802、804、806、808被示出相对于段800的环形外倾斜边缘820、822具有特定的宽度，但是块802、804、806、808的宽度可以小于或大于相对于倾斜边缘820、822之间的距离示出的宽度。在一个实施例中，宽度W1-W4增加，使得层压分层块延伸到倾斜边缘820、822。

如图所示，径向内周边缘810和径向外周边缘812可以各自是线状的、弧形的和/或由线状边缘形成。层压分层块802的径向内边缘可以匹配径向内周边缘810的形状。层压分层块808的径向外边缘可以与径向外周边缘812的形状相匹配。作为示例，层压分层材料相对于段800的总体积的百分比可以是75%或其他百分比。

段800包括两个SMC部件830、832。SMC 部件830、832包括线状轴向最外边缘和阶梯形轴向最内边缘，它们与层压分层块802、804、806、808的阶梯形轴向外部尺寸相匹配。SMC部件830、832粘附到层压分层块802、804、806、808的轴向最外表面。

段800可以不包括极靴。在一个实施例中，定子芯齿形成为类似于段800，并且包括轴向设置的极靴。极靴可以部分地由SMC材料形成。类似于图5的示例，块802、804、806、808可以轴向延伸到极靴中。尽管段800被示为包括四个层压分层块，但是该段可以包括更多或更少的层压分层块。

图9示出了效率曲线图，示出了当使用具有增加的层压结构体积与总结构体积比的混合段时效率的增加。该曲线图包括第一曲线900和第二曲线902。第一曲线900是第一马达的示例效率曲线，该第一马达包括第一定子芯，该第一定子芯包括由SMC材料形成的段，其中该段不包括层压分层块。第一定子芯的一个示例是由类似于图3所示的段形成的定子芯。第二曲线902是包括具有混合段的第二定子芯的第二马达的示例效率曲线。该混合段包括SMC材料和层压分层块。第二定子芯的一个示例是由类似于图5所示的段形成的定子芯。效率曲线900、902中的每一条都将效率百分比与以例如牛顿米(Nm)测量的相对扭矩相关联。效率曲线900、902是针对特定的马达速度(例如，每分钟3500转(rpm))。定子芯的效率越高，在相同的供电电压电平和电流电平下，输出扭矩越高。如图6-8所示，由段形成的定子芯比图3和5所示的定子芯更高效。

上述示例包括最小化定子芯的段中不同侧层压层的数量。在实现这一点的同时，最大化在段的给定总体积中包括的层压分层块的体积，从而最大化操作效率。

图6-8的层压分层块中的每一个包括层(或片)。这些片可以包括铁磁材料，并且每个片可以具有设置在其间的至少一个绝缘层或涂层。用于层压定子芯段的合适的铁磁材料包括磁钢。相邻层之间交错的绝缘材料可以包括非磁性材料。绝缘材料可以包括(i)硅氧烷基材料，例如硅树脂清漆，和/或(ii)金属-有机和/或无机绝缘材料，其可以包括硅酸盐层、氧化物层、磷酸盐层和等同物和/或它们的组合。

如图所示，每个层压分层块的每个片与相同层压分层块的其它片具有基本相同的占据空间。例如，考虑到制造偏差和公差时，每个层压分层块的每个片可以具有基本相同的尺寸，包括相同的宽度、长度和厚度。这些片可以具有矩形的环形横截面。作为示例，每个片可以具有在大于或等于0.1 mm至小于或等于约0.5 mm范围内的厚度。作为示例，填充有层压分层块的混合段的总体积可以在大于或等于约10体积%至小于或等于约90体积%的范围内。

作为示例，段的层压分层块可以与相对应的SMC 部件的形成并行地形成。层压分层块然后可以粘附到SMC 部件上。作为另一个示例，可以相对于彼此形成和布置段的层压分层块，并且然后可以在周围形成SMC 部件，以填充层压分层块之间的间隙和段的外包络内没有填充层压分层块的区域。

图6-8的SMC部件中的每一个的形成可以包括使用SMC材料的一种或多种前体。前体可以包括例如铁磁粉末颗粒和可选的基质材料，例如聚合树脂。可以将前体引入模具中，并填充设置在其中的层压分层块之间和/或周围的区域。例如，可以通过向模具施加压缩力来致密化前体。在某些方面，施加的压力可以大于或等于约1000兆帕(MPa)。可以施加额外的热和/或光化辐射来使基质材料反应，例如聚合或交联。在某些变型中，为了增强层压***物对模制SMC材料的粘附力，可以在其间的界面处使用粘合剂或胶。

前体可以包括限定磁芯的颗粒，磁芯在壳区域中被一个或多个绝缘壳层包围。芯中的磁性材料可以是铁磁性的，并且包括铁(例如，铁或铁氧体粉末)或其他可磁化材料或合金，包括例如含硅、镍和/或磷的铁合金。其他示例包括稀土金属化合物，例如含钐(Sm)、钕(Nd)、钐钴(SmCo 1:5)、钐钴(SmCo 2:17)和钕铁硼(NdFeB)的那些。合适的磁性颗粒的其他示例包括铝镍钴(AlNiCo)合金。磁性颗粒的平均粒径可以大于或等于50微米至小于或等于250微米。作为示例，粒径可以是100微米。包括磁性材料的芯区域可以被一个或多个绝缘层包围。绝缘层可以包括非磁性材料，例如硅氧烷基材料、硅树脂清漆材料或金属-有机或无机绝缘材料。无机绝缘材料可以包括例如硅酸盐层、氧化物层、磷酸盐层及其等同物和组合。绝缘壳层可以具有大于或等于10纳米(nm)至小于或等于约1毫米(mm)的总厚度。作为示例，绝缘壳层可以具有大于或等于10nm至小于或等于800微米的总厚度。

此外，根据需要，粘合剂层可以用作基质，以帮助个别颗粒彼此粘附。作为示例，粘合剂或基质可以包括热固性或热塑性聚合物，例如弹性体或聚四氟乙烯，或者替代地蜡。

使用相对高的压制压力来压制和固结前体SMC 粉末以形成模制SMC材料。当它被致密化和压缩时，应该注意到模制的SMC材料没有被烧结。

以这种方式，模制的SMC材料可以围绕包括多个层压分层块的层压***物一体地形成，该层压***物不可释放地位于模制的SMC材料内。因此，层压***物和模制SMC材料一起形成整体的单个混合齿和/或段。有利的是具有模制混合齿和/或段的外部以形成复杂形状的能力，例如，如图5-8所示(例如，基本梯形的横截面形状)。如图所示，混合段可以限定外表面，并且包括两个极靴，这两个极靴一起限定环形外部凹陷区域。如上面所提到的，凹陷区域被配置成接收缠绕的线导体(或绕组)。混合齿和/或段可以具有多种其他形状和配置，用于接收一个或多个导线绕组的至少一部分。如本文所公开配置的定子芯的混合齿和段可以具有复杂的形状，同时由于集成的层压芯***物的存在，通过减少涡流和磁滞有利地提供了改进的性能。

虽然下面描述了车辆示例，但是本申请也适用于非车辆实施方式。本申请可适用于其他轴向磁通马达应用。应当理解，这些概念不仅适用于由电能产生机械能的电动轴向磁通马达，还适用于可由机械能产生电能的轴向磁通发电机。

图10示出了包括轴向磁通马达1004、1005的车辆1001(称为车辆***)的一部分1000。车辆***包括控制模块1002、多个轴向磁通马达1004、1005、前轮轴1006、后轮轴1008、1009、用户输入设备1010和转向设备(例如，方向盘)1012。控制模块1002基于扭矩请求来控制输出扭矩向轮轴1006、1008的分配。作为示例，扭矩请求可由驾驶员经由用户输入设备1010(例如，加速器踏板)或经由另一输入设备(例如，转向角(例如，方向盘的角度))来提供。输出扭矩的分配由虚线1016表示，并且来自用户输入设备1010和转向设备1012的输入由箭头1017、1018表示。控制模块1002可以实施本文公开的算法。在所示的示例中，轴向磁通马达1005经由差速器分动箱1020连接到后轮轴1008、1009。轮轴1006、1008、1009连接到驱动轮胎1030。

图11示出了包括一个或多个轴向磁通马达1103的车辆1102的车辆***1100。车辆***1100可以与图10的车辆***类似地操作和/或类似地配置。车辆***1100可包括底盘控制模块1104和扭矩源，例如一个或多个轴向磁通马达1103和一个或多个发动机(示出了一个发动机1108)。车辆***1100还可以包括车辆传感器1110和存储器1112。底盘控制模块1104可以经由扭矩源控制输出扭矩向车辆1102的轮轴的分配。底盘控制模块1104可以控制推进***1113的操作，推进***1113包括轴向磁通马达1103和（一个或多个）发动机1108。

传感器1110可以包括转向传感器1120(例如，方向盘传感器)、车速传感器1122、加速度计1124、加速踏板传感器1126、偏航率传感器1128和其他传感器1130。底盘控制模块1104基于传感器1110的输出来控制扭矩源。

存储器1112可以存储车辆状态1140、轮胎力1142、驾驶员输入1144、致动器约束1146以及其他参数和数据1148。车辆状态1140可包括纵向、横向和竖直力。轮胎力1142可以指示轮胎容量水平。驾驶员输入1144可以指加速踏板位置、方向盘角度和/或其他驾驶员输入。致动器约束1146可以包括扭矩源的最大输出扭矩(或者每个扭矩源能够产生多少输出扭矩)。发动机1108可包括起动马达1150、燃料***1152、点火***1154和节气门***1156。

车辆1102还可以包括车身控制模块(BCM) 1160、远程信息处理模块1162、制动***1163、导航***1164、信息娱乐***1166、空调***1170、其他致动器1172、其他设备1174以及其他车辆***和模块1176。模块和***1104、1160、1162、1164、1166、1170、1176可以经由控制器局域网(CAN)总线1178和/或其他合适的通信接口相互通信。可以包括电源1180，并为BCM 1160和其他***、模块、设备和/或组件供电。电源1180可以包括一个或多个电池和/或其他电源。

远程信息处理模块1162可以包括收发器1182和远程信息处理控制模块1184。BCM1160可以控制模块和***1162、1163、1164、1166、1170、1176以及其他致动器、设备和***(例如，致动器1172和设备1174)。该控制可以基于来自传感器1110的数据。

先前的描述本质上仅仅是说明性的，而决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实施。因此，虽然本公开包括特定的示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其他修改将变得显而易见。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管这些实施例中的每一个在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在其他实施例中的任何实施例中实施和/或与其他实施例中的任何实施例的特征组合，即使该组合没有被明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍然在本公开的范围内。

元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接的”、“接合的”、“联接的”、“相邻的”、“紧挨着的”、“在...的顶部上”、“在...上方”、“在...下方”和“设置在”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是在第一元件与第二元件之间存在一个或多个中间元件(空间上或功能上)的间接关系。如本文所用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该被解释为使用非排他性逻辑“或”来表示逻辑(A或B或C)，并且不应该被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

在附图中，如箭头头部所指的箭头方向通常表示图示关注的信息流(例如数据或指令)。例如，当元件A和元件B交换各种信息，但是从元件A传送到元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。这个单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传送到元件A。此外，对于从元件A传送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或收到确认。

在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指、是其一部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所描述功能的其他合适的硬件部件；或上述的一些或全部的组合，例如在片上***中。

该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成一些功能。

如上文所用的，术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”涵盖与附加的处理器电路结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程或者上述的组合。术语“共享存储器电路”涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语“组处理器电路”涵盖与附加的存储器结合来存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语“存储器电路”是术语计算机可读介质的子集。如本文所用的，术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质(例如通过载波)传播的暂时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。

本申请中描述的装置和方法可以部分或全部由专用计算机实施，该专用计算机通过配置通用计算机来执行体现在计算机程序中的一个或多个特定功能而创建。上面描述的功能框、流程图组件和其他元件用作软件规范，其可以通过熟练的技术人员或程序员的日常工作翻译成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖存储的数据。计算机程序可以涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出***(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作***、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

计算机程序可以包括：(i)要被解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON (JS 对象简谱)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，源代码可以使用包括下列在内的语言的语法编写：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP (PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®。

Claims (10)

1.一种轴向磁通马达，包括：

轴；

至少一个转子，其连接到所述轴；和

定子，其包括：

定子芯，其中，

所述定子芯是分段的和环形的，并且包括中心开口，所述轴穿过所述中心开口延伸到所述至少一个转子，

所述定子芯包括混合段，

所述混合段包括多个软磁复合材料部件和多个层压分层块，并且

所述多个层压分层块包括两个倾斜层压分层块，其中两个倾斜层压分层块之间的距离沿着所述混合段的径向延伸中心线径向增加，以及

缠绕在所述混合段上的导电线。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其中，

所述混合段是第一混合段；

所述定子芯包括多个混合段；

所述多个混合段包括所述第一混合段；和

所述多个混合段中的每一个包括多个软磁复合材料部件和多个层压分层块。

3.根据权利要求2所述的轴向磁通马达，其中所述多个混合段中的每一个的所述多个层压分层块包括两个倾斜层压分层块，其中所述多个混合段中的每一个的所述两个倾斜层压分层块之间的距离沿着所述第一混合段的相应径向延伸中心线径向增加。

4.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其中，所述混合段包括一个或多个非倾斜层压分层块，所述一个或多个非倾斜层压分层块以以下至少一种情况延伸：平行于所述径向延伸中心线延伸或沿所述径向延伸中心线径向延伸。

5.根据权利要求4所述的轴向磁通马达，其中，所述一个或多个非倾斜层压分层块包括单个非倾斜层压分层块，所述单个非倾斜层压分层块从所述混合段的径向最外边缘沿着所述径向延伸中心线径向向内延伸到所述两个倾斜层压分层块。

6.根据权利要求4所述的轴向磁通马达，其中，所述两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度与所述一个或多个非倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

7.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其中，所述混合段包括多个非倾斜层压分层块，所述多个非倾斜层压分层块以以下至少一种情况延伸：平行于所述径向延伸中心线延伸或沿所述径向延伸中心线径向延伸。

8.根据权利要求7所述的轴向磁通马达，其中，所述两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度与所述一个或多个非倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

9.根据权利要求7所述的轴向磁通马达，其中，所述多个非倾斜层压分层块包括：

两个非倾斜层压分层块延伸到所述混合段的径向最外边缘；和

单个非倾斜层压分层块，从所述两个非倾斜层压分层块向所述两个倾斜层压分层块径向向内延伸。

10.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其中，所述两个倾斜层压分层块的层的轴向宽度相同。

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