模块化电磁机器及其使用和制造方法与流程

对相关申请的交叉引用

本申请主张对2017年10月29日提交的美国临时专利申请号62/578,508的优先权和权益，由此通过引用将其整体地并入本文。

本公开涉及用于将电能转换成机械能以及将机械能转换成电能的电磁机器。更具体地，本公开涉及具有模块化组件和存取(access)窗的电磁机器的用途。

背景技术：

当前的电磁机器及其使用方法具有操作约束，从而限制了它们在各种应用中的实用性。这些限制可以追溯到设计、制造工艺和其他物理约束，诸如存取电磁机器的组件以进行维修、或修改电磁机器以用于新用途。需要能够改善电磁机器针对不同应用的功能实用性和可定制性的新的装置和使用那些装置的方法。本公开旨在解决那些问题以及解决其他问题。

技术实现要素：

根据本公开的方面，一种电磁机器包括：壳体；轴，其以可旋转的方式联接到所述壳体；定子组件，其通常设置在所述壳体内，所述定子组件包括定子板和位于形成在所述定子板中的开口内的定子轴承，所述定子轴承联接到所述轴，使得所述定子组件可绕所述轴旋转；转子组件，其固定到所述轴并且通常设置在所述壳体内，并且包括限定了圆周向延伸的通道的转子壳体，所述通道的尺寸被定为将所述定子组件的一部分容纳于其中；以及锁定机构，其被构造成选择性地阻止和允许所述定子组件经由所述定子轴承绕所述轴旋转。

根据本公开的另外的方面，一种电磁机器包括：壳体，其中限定有存取窗；轴，其以可旋转的方式联接到所述壳体；定子组件，其通常设置在所述壳体内，所述定子组件包括安装于其上的多个线圈；转子组件，其通常设置在所述壳体内，并且包括限定了圆周向延伸的通道的转子壳体，所述通道的尺寸被定为将所述定子组件的一部分容纳于其中；以及锁定机构，其被构造成选择性地阻止和允许所述定子组件经由所述定子轴承绕所述轴旋转，其中，所述存取窗被构造成提供对所述多个线圈中的至少一个线圈的存取。

根据本公开的其他方面，一种检修电磁机器的方法，包括：从所述电磁机器的壳体移除存取窗盖，以提供穿过在所述壳体中限定的存取窗的对定子组件的存取；使现有的线圈模块与设置在所述定子组件上的电路板的一部分断电；移除所述电路板的所述部分；用新的线圈模块更换至少一个线圈模块；更换所述电路板的所述部分；将新的线圈模块电连接到所述电路板的所述部分；将所述存取窗盖联接到所述电磁机器的所述壳体，以阻止对所述定子组件的存取。

根据本公开的另外的方面，一种电磁机器包括：壳体，其包括第一壁和相对的第二壁，所述第一壁具有限定于其中的第一轴承开口，并且所述相对的第二壁具有限定于其中的第二轴承开口，所述第一壁还具有限定于其中的存取窗；第一轴承，其联接到所述第一壁的所述第一轴承开口；第二轴承，其联接到所述相对的第二壁的所述第二轴承开口；轴，其联接到第一轴承并且联接到第二轴承，使得所述轴可相对于所述壳体的所述第一壁和所述相对的第二壁旋转；定子组件，其通常设置在所述壳体的所述第一壁和所述相对的第二壁之间，所述定子组件包括安装到定子板的圆周向延伸的线圈壳体以及位于形成于所述定子板中的定子开口内的定子轴承，所述定子轴承联接到所述轴，使得所述定子组件可绕所述轴旋转，所述定子组件还包括安装在所述线圈壳体中的多个线圈模块以及设置在所述壳体的所述第一壁与所述多个线圈模块之间的电路板，所述电路板包括电联接在一起的多个单独且不同的电路板区段，所述电路板区段中的每一个电连接到所述多个线圈模块的相应部分，可穿过限定于所述壳体的所述第一壁中的存取窗来存取所述电路板；转子组件，其通常设置在所述壳体的所述第一壁和所述相对的第二壁之间，所述转子组件包括转子壳体，所述转子壳体非旋转地联接到所述轴并且限定了圆圆周向延伸的通道，所述圆圆周向延伸的通道限定了第一表面、相对的第二表面和第三表面，所述第一表面和所述相对的第二表面通常平行，所述第三表面通常垂直于所述第一表面和所述相对的第二表面并将所述第一表面连接到所述第二表面，所述转子组件还包括设置在所述圆周向延伸的通道内的多个磁体组，使得所述多个磁体组以圆周向方式围绕所述轴，所述多个磁体组中的每一个包括联接到由所述通道限定的所述第一表面的第一磁体、联接到由所述通道限定的所述相对的第二表面的相对的第二磁体、以及联接到由所述通道限定的所述第三表面的第三磁体，所述圆周向延伸的通道的尺寸被定为至少部分地将所述定子组件的所述线圈壳体容纳于其中，使得安装在所述线圈壳体中的所述多个线圈模块中的每一个至少部分地设置在所述圆周向延伸的通道内；以及锁定机构，其被构造成选择性地阻止和允许所述定子组件经由所述定子轴承绕所述轴旋转。

根据本公开的另外的方面，一种电磁机器包括：壳体；轴承组件，其设置在限定于所述壳体中的开口中；定子组件，其通常设置在所述壳体内，所述定子组件包括限定了开口的定子安装件，所述轴承组件还被设置在由所述定子安装件限定的开口中；轴，其以可旋转的方式联接到所述轴承组件，使得所述轴可相对于所述壳体和所述定子组件旋转；转子组件，其固定到所述轴并且通常设置在所述壳体内，并且包括限定了圆周向延伸的通道的转子壳体，所述通道的尺寸被定为将所述定子组件的一部分容纳于其中；以及锁定机构，其被构造成选择性地阻止和允许所述定子组件绕所述轴旋转。

根据本公开的仍另外的方面，一种电磁机器包括：壳体；定子组件，其通常设置在所述壳体内；一个或多个轴承，其至少部分地设置在所述壳体内；轴，其以可旋转的方式联接到所述一个或多个轴承，使得所述轴可相对于所述壳体和所述定子组件旋转；转子组件，其固定到所述轴并且通常设置在所述壳体内，并且包括限定了圆周向延伸的通道的转子壳体，所述通道的尺寸被定为将所述定子组件的一部分容纳于其中；以及锁定机构，其被构造成选择性地阻止和允许所述定子组件绕所述轴旋转。

根据本公开的仍另外的方面，一种电磁机器包括：壳体，其包括第一壁和相对的第二壁，所述第一壁具有限定于其中的第一开口，所述第一壁还具有限定于其中的存取窗；定子组件，其通常设置在所述壳体的所述第一壁和所述相对的第二壁之间，所述定子组件在其中限定了第二开口，所述定子组件包括多个线圈模块，所述多个线圈模块包含线圈和对应的芯；轴承组件，其至少部分地延伸穿过在所述第一壁中的第一开口和在所述定子组件中的第二开口，所述轴承组件非旋转地联接到第一壁和定子组件，所述轴承组件包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承通常定位为与所述第一壁中的所述第一开口重合，所述第二轴承通常位于所述定子组件中的所述第二开口与所述第二壁之间；轴，其可旋转地联接到所述轴承组件，使得所述轴可相对于所述第一壁和所述定子组件旋转；以及转子组件，其非旋转地联接到所述轴，所述转子组件包括位置邻近所述多个线圈模块的多个磁体。

鉴于参考附图进行的对各种实现方式和/或实施方式的详细描述，本公开的前述和另外的方面以及实施方式对于本领域普通技术人员将是显而易见的，接下来提供对附图的简述。

附图说明

通过阅读以下详细描述并参考附图，本公开的前述和其他优点将变得显而易见。

图1a是根据本公开的方面的电磁机器的实施方式的透视图；

图1b是根据本公开的方面的图1a的电磁机器的实施方式的另外的透视图；

图2a是根据本公开的方面的图1a的电磁机器的实施方式的分解透视图；

图2b是根据本公开的方面的图1a的电磁机器的实施方式的另外的分解透视图；

图3a是根据本公开的方面的定子组件的实施方式的透视图；

图3b是根据本公开的方面的图3a的定子组件的实施方式的另外的透视图；

图3c是根据本公开的方面的图3a的定子组件的实施方式的分解透视图；

图3d是根据本公开的方面的图3a的定子组件的实施方式的另外的分解透视图；

图4是根据本公开的方面的图3a的定子组件的实施方式的放大透视图；

图5a是根据本公开的方面的线圈壳体的实施方式的分解透视图；

图5b是根据本公开的方面的图5a的线圈壳体的实施方式的另外的分解透视图；

图6a是根据本公开的方面的图5a的线圈壳体的实施方式的放大透视图；

图6b是根据本公开的方面的图5a的线圈壳体的实施方式的另外的放大透视图；

图7a是根据本公开的方面的转子组件的实施方式的透视图；

图7b是根据本公开的方面的图7a的转子组件的实施方式的另外的透视图；

图7c是根据本公开的方面的图7a的转子组件的实施方式的转子壳体的透视图；

图7d是根据本公开的方面的图7c的转子壳体的横截面视图；

图8是根据本公开的方面的图1a的电磁机器的横截面视图；

图9a是根据本公开的方面的电磁机器的另一实施方式的透视图；

图9b是根据本公开的方面的图9a的电磁机器的实施方式的另外的透视图；

图10a是根据本公开的方面的图9a的电磁机器的实施方式的分解透视图；

图10b是根据本公开的方面的图9a的电磁机器的实施方式的另外的分解透视图；

图11a是根据本公开的方面的轴和轴承组件的透视图；

图11b是根据本公开的方面的图11a的轴和轴承组件的另外的透视图；

图11c是根据本公开的方面的图11a的轴和轴承组件的分解透视图；

图11d是根据本公开的方面的图11a的轴和轴承组件的横截面视图；

图12a是根据本公开的方面的定子组件的另一实施方式的透视图；

图12b是根据本公开的方面的图12a的定子组件的实施方式的另外的透视图；

图12c是根据本公开的方面的图12a的定子组件的实施方式的分解透视图；

图12d是根据本公开的方面的图12a的定子组件的实施方式的另外的分解透视图；

图13a是根据本公开的方面的图12a的定子组件的实施方式的放大透视图；

图13b是根据本公开的方面的图12a的定子组件的线圈的透视图；

图14a是根据本公开的方面的线圈壳体的另一实施方式的分解透视图；

图14b是根据本公开的方面的图14a的线圈壳体的实施方式的另外的分解透视图；

图15a是根据本公开的方面的图14a的线圈壳体的实施方式的放大透视图；

图15b是根据本公开的方面的图14a的线圈壳体的实施方式的另外的放大透视图；

图16a是根据本公开的方面的转子组件的另一实施方式的透视图；

图16b是根据本公开的方面的图16a的转子组件的实施方式的另外的透视图；

图16c是根据本公开的方面的图16a的转子组件的实施方式的转子壳体的透视图；

图16d是根据本公开的方面的图16c的转子壳体的横截面视图；

图17是根据本公开的方面的图9a的电磁机器的横截面视图；

虽然本公开容许各种修改和替换形式，但是特定的实现方式和实施方式作为示例在附图中示出，并且将在本文中被详细描述。然而，应当理解，本公开并不旨在限于所公开的特定形式。相反，本公开要覆盖落入如由所附权利要求书限定的本公开的精神和范围内的全部修改、等同和替换方案。

具体实施方式

根据本公开的方面，电磁机器既可以用于将非电能转换为电能(发电机)，也可以用于将电能转换为非电能(电动机)。用于此类用途的电磁机器通常包括称为转子的旋转部件和称为定子的静止部件。通常，转子联接到轴，使得转子的旋转引起轴的对应旋转。相反，轴的旋转引起转子的对应旋转。在至少一些实施方式中，定子可以包括一个或多个线圈模块，所述一个或多个线圈模块包括可选地绕芯卷绕的导线线圈。转子于是可以包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体可以包括径向磁体和轴向磁体。在至少一些实施方式中，定子包含一个或多个磁体(径向和/或轴向磁体)，而转子包含一个或多个线圈模块。当电磁机器用作发电机时，外部部件联接到轴，以引起转子旋转。该外部部件可以称为原动机，并且可以是例如涡轮机或水轮。原动机的旋转引起轴的旋转，这进而引起转子相对于定子旋转。随着转子相对于定子旋转，在线圈模块中感应出电流，所述电流然后可以可选地用于将电能存储在蓄电装置中。当所述电磁机器用作电动机时，电源联接到线圈模块。使电流流过线圈模块，从而产生磁场。该磁场与设置在电磁机器中的磁体相互作用，从而引起转子以及因此的轴旋转。然后可以将轴的旋转用于任何合适的目的。

现在参考图1a和图1b，示例性电磁机器100包括具有第一壁104a、第二壁104b、盖板106和基座108的壳体102。电磁机器100包括连接盒110。连接盒110容纳电部件，所述电部件取决于电磁机器的使用方式而将电磁机器100的内部部件电连接到电源、电负载或蓄电装置。壳体102的第一壁104a包括限定于其中的一个或多个存取窗112，其允许存取电磁机器100的内部部件。存取窗112的表面积是壳体102的第一壁104a的其中没有限定存取窗112的表面积的百分比。存取窗112的表面积与壳体102的第一壁的表面积之比可以为约5％至约50％之间、约20％至约40％之间、约15％至约30％之间、约25％或约8.33％。

壳体102的第一壁104a包括可移动地联接到其的一个或多个存取窗盖114。存取窗盖114被构造成覆盖存取窗112，这阻止了对电磁机器100的内部部件的存取并保护了那些部件。通常，每个存取窗112将具有对应的存取窗盖114。存取窗盖114可以以任何合适的方式联接到壳体102的第一壁104a，诸如利用螺钉、螺栓、夹具等。在电磁机器100的操作期间，每个存取窗盖114均联接到壳体102的第一壁104a，使得个人或任何其他物体不能接触可能正在旋转、移动、通电或以其他方式处于使用中的任何内部部件。当电磁机器不处于使用中时，可以移除存取窗盖114，使得个人可以穿过存取窗112安全地存取内部部件。

壳体102的第一壁104a具有限定于其中的第一开口，第一轴承116a联接在该第一开口处。类似地，壳体102的第二壁104b具有限定于其中的第二开口，第二轴承116b联接在该第二开口处。轴105通常被设置为穿过第一壁104a和第二壁104b，并且联接到第一轴承116a和第二轴承116b，使得轴105可相对于第一壁104a和第二壁104b旋转。壳体102还可以具有限定于其中的数个气流孔，以允许空气在操作期间流过壳体102。例如，第一壁104a和第二壁104b可以具有分别限定于其中的气流孔118a和118b。类似地，盖板106可以包括气流孔118c。气流可以帮助冷却电磁机器100的内部部件，并使机器的温度保持在可接受的范围内，从而允许电磁机器100用在更广泛的条件和场景中。第一壁104a、第二壁104b、盖板106、基座108和内部部件可以通过各种手段进行机械联接，诸如螺钉、钉子、螺栓、销钉、夹具、焊接或任何其他合适的联接机构。在一个实施方式中，第二壁104b不是壳体102的独立部件。相反，第二壁104b可以是联接到电磁机器100的单独部件的一部分，诸如原动机的壳体的一部分。在另一实施方式中，壳体的第二壁104b可以是转子的外壳体。

分别在图2a和图2b中示出图1a和图1b的电磁机器的分解视图。壳体102的第一壁104a被示出为具有从存取窗112a分解的存取窗盖114a，而存取窗盖114b仍附接到壳体102的第一壁104a。第一轴承开口120a限定在壳体102的第一壁104a中。第二轴承开口120b限定在壳体102的第二壁104b中。电磁机器100的内部部件包括定子组件200和转子组件300，转子组件300包括轴105。定子组件通常设置在第一壁104a和转子组件300之间，而转子组件通常设置在定子组件200和第二壁104b之间。

在电磁机器100的一个实施方式中，定子组件200包括一个或多个线圈模块，所述一个或多个线圈模块包括绕着磁性材料的导磁(permeable)芯卷绕的导线线圈，而转子组件300包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被构造成当电磁机器100处于使用中时设置于邻近导线线圈。在另一实施方式中，定子组件200包括磁体，而转子组件300包括线圈模块。如将在本文中更详细地描述的，转子组件300通常限定了磁体绕其设置的通道。在电磁机器100的操作期间，附接到定子组件200的线圈模块被设置在由转子组件300限定的通道内。

壳体102的第一壁104a包括限定于其中的一个或多个壳体锁定孔122。类似地，定子组件200包括限定于其中的一个或多个定子组件锁定孔222。壳体锁定孔122和定子组件锁定孔222中的每一个的尺寸被定为使得锁定机构可以可移除地插入以穿过它们，以阻止定子组件经由定子轴承绕轴旋转。在电磁机器100的操作期间，定子组件200可以被锁定就位，以阻止任何不必要的或不期望的移动。当需要检修电磁机器100时，可以将锁定机构从壳体锁定孔122和定子组件锁定孔222中移除，以允许定子组件旋转，直到可穿过存取窗存取定子组件的期望部分为止。锁定机构可以是例如螺栓、销钉、弹簧加载的销钉或线性致动的销钉。在其他实施方式中，可以使用不利用限定于壳体和定子中的孔的锁定机构，诸如夹具或紧固件。尽管附图示出了壳体锁定孔122和定子组件锁定孔222的可能的位置，但这些孔可以限定于电磁机器100上的任何位置，只要可以将锁定机构插入穿过这两个孔从而阻止定子组件相对于壳体旋转即可。

图3a和图3b示出了定子组件200的透视图，而图3c和图3d分别示出了图3a和图3b的定子组件200的分解视图。定子组件200通常包括定子板210、安装到定子板210的电路板230和线圈壳体240。线圈壳体240包括槽，在电磁机器100的操作期间，线圈模块可以设置所述槽中。定子板210通常包括定子板毂212和圆周向延伸的定子板环214。定子板毂212具有限定于其中的定子轴承开口216。定子轴承218联接到定子轴承开口216。在组装电磁机器100的各部件时，定子轴承218允许定子组件200相对于轴105旋转。类似地，定子轴承218允许轴105相对于定子组件200旋转。定子组件锁定孔222限定在定子板环214中。定子轴承218可以可移除地联接到定子轴承开口216，并且因此可以可沿轴105移动，以允许对电磁机器100进行停机维修。

例如，如果第一轴承116a发生故障，则轴可能会受到第一轴承116a的不充足的支撑，这可能使轴105或转子组件300与壳体102或定子组件200接触。正常情况下，需要关闭机器，直到采购了更换零件并将其联接到第一轴承开口120a从而支撑轴105。然而，电磁机器100的定子轴承218可在第一位置和第二位置之间移动。在第一位置中，定子轴承218至少部分地设置在定子轴承开口216内，从而支撑定子。在第二位置中，定子轴承218至少部分地设置在限定在壳体102的第一壁104a中的第一轴承开口120a内。在该第二位置中，定子轴承218支撑轴105并阻止轴105与电磁机器100的任何其他部件接触。在一个实施方式中，定子轴承218的深度小于第一轴承开口120a和定子轴承开口216之间的最短距离。在该实施方式中，第一轴承116a必须至少部分地保留在第一轴承开口120a内以支撑轴105，直到定子轴承至少部分地设置在第一轴承开口120a内为止。在另一实施方式中，定子轴承218的深度大于第一轴承开口120a和定子轴承开口216之间的最短距离，并且因此能够至少部分地设置在第一轴承开口120a和定子轴承开口216二者内。

定子板210还包括圆周向延伸的对准板220(图3c和图3d)，对准板220至少部分地设置在定子板毂212与定子板环214之间。对准板220具有通常为圆形的形状，在其中心处限定有开口，并且因此具有内周和外周。对准板220的内周与定子板毂212的外周重叠并联接，而对准板220的外周与定子板环214的内周重叠并联接。在一个实施方式中，对准板220是模块化的，并且由绕着定子板毂212设置的多个单独且不同的对准板区段形成。在另一实施方式中，对准板220是单个整体件。

电路板230联接到对准板220并且通常与对准板220重叠。类似于对准板220，电路板230可以是模块化的，并且因此可以由多个单独且不同的电路板区段形成。每个电路板区段可以对应于对准板区段中的一个。电路板区段可以通过一个或多个电路板跳线232电连接在一起，并且通常经由诸如螺钉、杆、销钉等的紧固件附接到对准板区段。在另一实施方式中，电路板230是单个整体件。电路板230之间的电连接可以以电磁机器100的具体应用所需的任何方式来设计，并且可以随着应用需求改变而不时地更换。如将在本文中更详细地描述的，对准板220用于将来自线圈模块的电引线与电路板区段对准，并且辅助维持来自线圈模块的电引线与电路板230之间的接触。

定子板毂212经由一个或多个定子板安装架242连接到定子板环214。每个定子板安装架242具有联接到定子板毂212的第一端和联接到定子板环214的第二端。定子板安装架242还联接到线圈壳体240，从而将线圈壳体240联接到定子板210。定子板安装架242可以使用任何合适的机构(诸如螺钉、销钉、螺栓等)联接到其他部件。

在图4中图示出了线圈模块、电路板和对准板之间的布置。图4图示出定子组件200的三个部分201a、201b和201c。第一部分201a包括电路板区段231a和在电路板区段231a下面的下方对准板区段221a。第二部分231b示出了电路板区段被移除，仅留下了下方的对准板区段221b。第三部分201c示出了电路板区段和下方的对准板区段都被移除。如所示，多个线圈模块中的每一个包括两个线圈引线225a和225b，其从线圈壳体向外并朝向对准板和电路板延伸。如关于对准板区段221a所示，每个对准板区段包括一组对准板线圈引线孔224，其被构造成容纳线圈模块中的每一个的线圈引线225a和225b。在一个实施方式中，线圈引线225a、225b被构造成从对准板线圈引线孔224延伸出来并且弯曲大约九十度角，从而使线圈引线225a、225b的端接端226a、226b与对准板区段221a的表面齐平。

如关于第一部分201a所示，电路板区段直接设置在对准板区段的顶部，从而将线圈引线225a、225b的端接端226a、226b夹在对准板区段和电路板区段之间。在该构造中，线圈引线225a、225b的端接端226a、226b在相应的电路板接触区域处接触电路板，从而将线圈模块电连接到电路板。对准板区段帮助使线圈引线225a、225b的端接端226a、226b与适当的电路板接触区域对准。线圈引线225a、225b的端接端226a、226b上的压力还帮助维持线圈模块与电路板之间的电连接。在一个实施方式中，每个电路板区段具有限定于其中的多个电路板线圈引线孔227，其对应于多个对准板线圈引线孔224。在该实施方式中，诸如螺钉、螺栓、销钉、夹具等的对准部件可以插入穿过电路板线圈引线孔227和对准板线圈引线孔224。这不仅用来将电路板区段和对准板区段联接在一起，而且辅助完成和维持线圈引线225a、225b与电路板区段之间的电连接。对准部件可以是导电的，并且可以被构造成当被设置为穿过电路板线圈引线孔时接触电路板以及线圈引线225a、225b的端接端226a、226b二者，从而帮助确保线圈引线225a、225b电连接到电路板。

现在参考图5a和图5b，线圈壳体240包括第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246。线圈壳体环244、246限定了槽，线圈243和对应的导磁线圈芯251(参见图6a和图6b)插入所述槽中。线圈壳体240还包括多个独立的芯模块248，其设置在第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246之间。多个支持部件(backingcomponents)250也设置在与线圈壳体240插入线圈243的那一侧相对的线圈壳体240的一侧上。线圈壳体包括联接到其的定子板安装架242中的一个或多个，以及一个或多个线圈壳体安装架252，其设置在线圈壳体240的与定子板安装架242相对的一侧。

多个线圈壳体安装部件254被构造成将定子板安装架242中的每一个联接到线圈壳体安装架252中的对应的一个或联接到第一线圈壳体环244，从而提供保持线圈壳体240的所有部件就位的张力。线圈壳体安装部件254通常包括内部的一组线圈壳体安装部件和外部的一组线圈壳体安装部件。外部组的每个线圈壳体安装部件254被构造成以如下方式延伸：(i)从定子板安装架242中的一个的外周，(ii)穿过第一线圈壳体环244的外周、独立芯模块248中的一个的外周、第二线圈壳体环246的外周，以及(iii)到线圈壳体安装架252中的一个的外周。类似地，内部组的每个线圈壳体安装部件254被构造成以如下方式延伸：(i)从定子板安装架242中的一个的内周，(ii)穿过第一线圈壳体环244的内周、独立芯模块248中的一个的内周、第二线圈壳体环246的内周，以及(iii)到线圈壳体安装架252中的一个的内周。通常，线圈壳体安装部件254中的每一个是螺栓、销钉、螺钉等。藉此将线圈壳体240的各种部件联接在一起，并且线圈壳体240经由定子板安装架242联接到定子板210。

在图6a和图6b中图示出线圈壳体240的详细视图。线圈壳体240的各部件的各种部分已经从图中移除，以示出内部细节。如所示，每个线圈243包括对应的导磁线圈芯251。以这种方式，每个线圈243绕着其自己的单独的芯251卷绕。线圈芯251可以由诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。在一些实施方式中，每个单独的芯251被构造成完全设置在其对应的线圈243内。在其他实施方式中，每个单独的芯251部分地设置在其对应的线圈243内，使得每个芯251的至少一部分延伸到其对应的线圈243的边界之外。在一些实施方式中，每个线圈243可以具有通常为为矩形的形状，其包括第一侧表面260a、第二侧表面260b和第三侧表面260c。芯251可以具有相似的通常为矩形的形状。也可设想线圈243和芯251的其他形状。

线圈壳体240包括第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246。这些线圈壳体环中的每一个可以由诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。线圈壳体环244、246二者通常都成圆形形状，并且具有内周和外周。第一线圈壳体环244包括连接第一线圈壳体环244的内周和外周的多个重复的柱(column)245a。第一线圈壳体环还限定了多个间隙245b。每个间隙245b被限定在相邻的柱245a之间，并且尺寸被定为使得线圈装配穿过间隙245b。

类似地，第二线圈壳体环246也包括连接第二线圈壳体环246的内周和外周的多个重复的柱247a。第二线圈壳体环246限定了多个间隙247b。每个间隙247b被限定在相邻的柱247a之间，并且尺寸被定为使得线圈243装配穿过间隙245b。限定于第一线圈壳体环244中的间隙245b和限定于第二线圈壳体环246中的间隙247b重叠，并且因此当组装为线圈壳体240的部分时，第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246限定了多个槽241，所述槽241的尺寸被定为容纳多个线圈243，每个槽241容纳单个线圈243。

图6a和图6b示出了设置在第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246之间的独立芯模块248中的两个。独立芯模块248可以由类似于线圈壳体240的其他部件的诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。独立芯模块248设置在第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246之间，使得每个独立芯模块248的与第一线圈壳体环244相邻的端部邻接柱245a中的一个，而每个独立芯模块248的与第二线圈壳体环246相邻的相对端部邻接柱247a中的对应的一个。独立芯模块248设置在第一线圈壳体环244和第二线圈壳体环246之间的原本将是相邻线圈243之间的空白空间的区域中。因此，当图6a和图6b的线圈243和对应的芯251被容纳在线圈壳体240的槽241内时，线圈243和对应的芯251将被设置在图6a和图6b中图示出的一对独立芯模块248之间。当电磁机器100完全组装好后，每个线圈243-芯251的组合将设置在一对相邻的独立芯模块248之间。

在一些实施方式中，每个独立芯模块248包括外径向唇缘(lip)257和内径向唇缘258。每个独立芯模块248的外径向唇缘257被构造成在对应的一个线圈243的第一侧表面260a之上延伸。类似地，每个独立芯模块248的内径向唇缘258被构造成在对应的一个线圈243的第二侧表面260b之上延伸。径向唇缘257、258的存在减小或消除了线圈243的侧表面260a、260b与电磁机器100的径向磁体之间的任何间隙。这帮助更高效地将磁通量从径向磁体引导到线圈243。

多个支持部件250和多个线圈壳体安装架252设置在线圈壳体240的与定子板210相对的一侧上。支持部件250可以由类似于线圈壳体240的其他部件的诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。支持部件250中的每一个具有限定于其中的凹槽，所述凹槽被构造成与对应的线圈壳体安装架252的边缘配合，使得支持部件250和线圈壳体安装架252彼此互锁。每个支持部件250包括轴向唇缘259，所述轴向唇缘259被构造成在线圈243中的对应的一个的第三侧表面260c之上延伸。支持部件250的轴向唇缘259减小或消除了第三侧表面260c与电磁机器100的轴向磁体之间的任何间隙。这帮助更高效地将磁通量从轴向磁体引导到线圈243。

线圈壳体240的铁磁部件可以包括第一线圈壳体环244、第二线圈壳体环246、独立芯模块248、支持部件250和线圈芯251。线圈壳体240的所有部件可以是具有低磁滞和相关芯损耗的高磁导率材料，其可以用于使线圈壳体240区域中的磁场强度最大化。

限定于电磁机器壳体中的存取窗、经由独立的定子轴承联接到轴的定子、分段形成的电路板和对准板、以及容纳在线圈壳体内的单独的槽中的线圈模块的组合允许电磁机器成为模块化机器，在此情况下，可以在不必拆卸或拆分整个机器的情况下更换、维修或升级单独的线圈模块。电路板区段可以被轻松换出，以便以不同的布置来对线圈模块进行接线，从而允许电磁机器用在各种各样的应用中。通过在壳体中提供存取窗，个人能够在不移除整个壳体的情况下存取电磁机器的内部部件。这具有维持转子和定子之间的对准的附加益处。此外，线圈模块被简单地插入到限定于线圈壳体中的各个槽中以进行操作，因此易于从电磁机器中移除。

一旦移除了存取窗盖，则个人可以停用锁定机构以允许定子组件绕定子轴承相对于壳体旋转。然后，个人可以旋转定子组件，直到可穿过该窗存取需要寻找地址的电路板区段或线圈模块为止。由于电路板可以被形成为单独且不同的区段，因此仅需移除单个电路板区段即可存取下面的任何线圈模块。因此，不必将电磁机器的所有线圈断电以更换单个线圈模块，个人只需要将连接到该单个电路板区段的线圈模块断电即可。在一个实施方式中，电磁机器包括圆周向地布置在定子中的七十二个线圈模块和十二个电路板区段。因此，每个电路板区段仅直接电连接到六个线圈，这将需要被分离以移除电路板区段的线圈的数量从七十二个线圈减少为六个线圈。在其他实施方式中，电磁机器包括12个、36个、144个或任何其他数量的线圈模块，以及3个、4个、6个、24个或任何其他数量的电路板区段。

图7a和图7b图示出转子组件300的透视图，而图7c图示出转子组件300的转子壳体302的透视图。图7d图示出沿图7c中指出的横截线7d的横截面视图。如所示，转子组件300容纳电磁机器100的磁体。转子组件包括转子壳体302，转子壳体302联接到轴105，使得轴105的旋转引起转子壳体302旋转。相反，转子壳体302的旋转引起轴旋转。在一个实施方式中，轴105具有旋转锁定特征，所述旋转锁定特征被构造成与转子壳体302的旋转锁定特征非旋转地配合，以阻止轴105和转子壳体302之间的相对旋转。轴105的旋转锁定特征可以是突起、环、突结或其他结构特征，而转子壳体302的旋转锁定特征可以是限定于转子壳体302中的凹槽或孔，或者反之亦然。在另一实施方式中，轴105作为单个集成件固定地联接到转子壳体302。转子壳体302包括背部304、外环部分306和内环部分308。外环部分306和内环部分308通常绕着轴同心地布置，并且通常在第一方向上延伸远离背部304的表面310。在一个实施方式中，外环部分306和内环部分308是平行的。在其他实施方式中，外环部分306和内环部分308可以相对于彼此或相对于背部304成一定角度地设置。在外环部分306和内环部分308之间限定了圆周向延伸的通道312。通道312通常由第一表面、第二表面和第三表面来限定。第一表面由转子壳体302的外环部分306的内表面314形成。第二表面由转子壳体302的内环部分308的外表面316形成。第三表面由背部304的表面310的设置在外环部分306和内环部分308之间的部分形成。通常，背部304、外环部分306和内环部分308都被形成为单个整体件。

通常，外环部分306的内表面314和内环部分308的外表面316彼此平行并且与轴105的纵轴平行。因此，由通道312限定的第一表面和第二表面通常彼此平行。背部304的表面310通常与外环部分306的内表面314和内环部分308的外表面316二者正交。因此，由通道312限定的第三表面通常与第一表面和第二表面二者正交，使得通道312具有u形横截面。也可设想通道312的其他横截面形状。

转子组件300还包括设置在圆周向延伸的通道312内的多个磁体。所述多个磁体设置在圆周向延伸的磁体群组中。如图7a所示，所述多个磁体包括外径向磁体318，所述外径向磁体318联接到转子壳体302的外环部分306的内表面314。每个相邻的一对外径向磁体318可以被外径向间隔件320隔开。外径向磁体318和外径向间隔件320沿着圆周向延伸的通道312设置，使得外径向磁体318和外径向间隔件320通常环绕轴105。

所述多个磁体还包括内径向磁体322，所述内径向磁体322联接到转子壳体302的内环部分308的外表面316。每个相邻的一对内径向磁体322可以被内径向间隔件324隔开。内径向磁体322和内径向间隔件324沿着圆周向延伸的通道312设置，使得内径向磁体322和内径向间隔件324通常环绕轴105。

最后，所述多个磁体包括轴向磁体326，轴向磁体326联接到转子壳体302的背部304的在内环部分308和外环部分306之间的表面310(图7c)。像外径向磁体318和内径向磁体322一样，轴向磁体群组326中的轴向磁体326沿圆周向延伸的通道312设置，使得轴向磁体326通常环绕轴105或转子壳体302的内环部分308的半径。

磁体318、322和326中的每一个都可以以各种方式联接到转子壳体302的相应表面。例如，可以在磁体与转子壳体302的表面之间设置粘合层，从而将磁体粘合联接到转子壳体302的表面。磁体也可以拧入到转子壳体302的表面中。在一些实施方式中，转子壳体302可以包括固持部件(retentioncomponent)，其辅助将磁体中的任何磁体联接到转子壳体302。固持部件可以包括被设计成使磁体中的任何磁体固持至对应表面的一个或多个夹具或销钉。固持部件还可以包括一个或多个固持环(retainingring)。通常，固持环设置在通道312中，并且被形成为绕着通道312的圆周的至少一部分装配。以这种方式，固持环的曲率半径通常等于转子壳体302的外环部分306的半径、或者转子壳体302的内环部分308的半径。

在图7b所示的实施方式中，转子组件300包括由第一固持环部件328a至d形成的第一固持环。第一固持环部件328a至d设置在外环部分306的与转子壳体302的背部304间隔开的边缘处。第一固持环部件328a至d可以经由螺钉、粘合剂或任何合适的机构联接到转子壳体302，并且被构造成帮助使外径向磁体318中的每一个的一个边缘保持就位。类似地，由第二固持环部件330a至e形成的第二固持环可以设置在外环部分306的邻接转子壳体302的背部304的边缘处。第二固持环部件330a至d帮助使外径向磁体318中的每一个的相对边缘保持就位。转子组件300还可以包括由第三固持环部件332a至d形成的第三固持环和帮助使内径向磁体322中的每一个保持就位的第四固持环334。在其他实施方式中，任何或所有固持环可以被形成为单个整体件，或者可以被形成为多个部件。在其他实施方式中，任何固持环可以替代地是固持销钉，其可以包括或是暗榫。

外径向磁体318、内径向磁体322和轴向磁体326中的每一个可以是具有北极和南极的偶极磁体。每个磁体的每个极都具有对应的极面，其是磁体的与相应极相对应的端接表面。因此，外径向磁体318、内径向磁体322和轴向磁体326中的每一个的相对表面是每个磁体的两个极面。在转子组件300中，每个磁体的一个极面面向由磁体所联接到的通道所限定的相应表面。当将磁体安装到转子壳体302时，每个磁体的面对由通道限定的表面的该极面邻接和/或接触所述通道。每个磁体的另一相对极面背向磁体所联接到的通道的相应表面。因此，对于每个外径向磁体318，极面中的一个邻接转子壳体302的外环部分306的内表面314，而每个外径向磁体318的另一极面背向转子壳体302的外环部分306的内表面314。对于每个内径向磁体322，极面中的一个邻接转子壳体302的内环部分308的外表面316，而每个内径向磁体322的另一极面都背向转子壳体302的内环部分308的外表面316。对于每个轴向磁体326，一个极面邻接转子壳体302的背部304的在外环部分306和内环部分308之间的表面310，而每个轴向磁体326的另一极面背向转子壳体302的背部304的在外环部分306和内环部分308之间的表面310。

设置在转子壳体302的通道312内的磁体群组318、322、326可以被分类为磁体组。每组磁体包含一个外径向磁体318、一个内径向磁体322和一个轴向磁体326。每组磁体中的三个磁体可以位于通道312内相对于轴105相同的圆周位置处。因此，图7b中的包含位于通道312内相对于通道312的取向三点钟位置处的外径向磁体318的磁体组还将包含两者也都位于三点钟位置处的内径向磁体322和轴向磁体326。在电磁机器100的示例性实施方式中，转子组件300包含二十四组磁体，其绕着轴105圆周向地设置在通道312中。每组磁体中的磁体也可以相对于彼此交错，并且也可以相对于磁体所联接到的表面和转子壳体302的其他表面二者以各种角度定向。

任何给定磁体组中的每个磁体都具有邻接转子壳体302表面的与该组中的其他磁体相比相同的极面。因此，磁体组中的每个磁体具有指向通道312本身的相同的极面。对于每个圆周向相邻的磁体组来说，每个磁体组中的指向通道312的极面交替。例如，第一磁体组和第二磁体组可以在通道312内彼此圆周向相邻地设置。该第一磁体组中的每个磁体具有邻接限定通道的表面的同一个极面。作为示例，该第一磁体组中的三个磁体中的每一个可以具有与限定通道312的相应表面邻接的北极面，因此将具有面向通道本身的南极面。圆周向相邻的第二磁体面的每个磁体于是将具有与限定通道312的相应表面邻接的南极面，因此将具有面向通道本身的北极面。

针对每个磁体组的交替极面的这种布置绕着通道312圆周向地连续。磁体组的交替极面布置帮助以交替和循环的方式引导磁通量从北极面到南极面穿过通道。除了较小的气隙区域外，当机器处于操作中时，通道312的大部分被定子组件200占据，特别是被包括线圈243和线圈芯251的线圈壳体240占据。线圈壳体240中材料的高磁导率增大了通道中的磁场，并被设计成最高效地引导通量穿过线圈243。

在任何给定的磁体组中，外径向磁体的极面中的一个将面向线圈243的第一侧表面260a。在该磁体组中的内径向磁体的具有同一极性的极面将面向线圈243的第二侧表面260b。在该磁体组中的轴向磁体的具有同一极性的极面将面向线圈243的第三侧表面260c。在电磁机器100的操作期间，转子将相对于定子旋转。因此，随着转子旋转，单个磁体组中的磁体318、322、326的具有同一极性的极面将以旋转顺序面向每个线圈243的相应侧表面260a、260b、260c。相邻的磁体组还将具有面向线圈的相应侧表面的具有同一极性的极面，差异在于该极面具有相反的极性。由于面向线圈243的相应侧表面的每组磁体的极面的交替极性，因此来自磁体的磁通量被引导穿过线圈，使得磁通量垂直于由线圈243和/或芯251限定的平面。

转子壳体302可以包括联接到其的一个或多个扇叶342。在一个实施方式中，扇叶342可以联接到背部304的表面310的设置在内环部306和轴105之间的部分。扇叶342因此从表面310通常沿与外环部分306和内环部分308相同的第一方向向外延伸。在另一实施方式中，扇叶342联接到内环部分308的内表面315，并且沿径向朝向轴105延伸。转子壳体302还包括限定于背部304中的一个或多个气流孔344。在转子组件300旋转期间，旋转的扇叶342引导空气穿过气流孔344，从而冷却电磁机器100的内部部件。

图8图示出组装好的电磁机器100的横截面图。示出了壳体的第一壁104a以及连接盒110。轴105联接到第一轴承116a、第二轴承116b和定子轴承318中的每一个。因此，轴105可相对于壳体和定子组件旋转。随着定子组件和转子组件在操作中组装在一起，线圈243和对应的芯251设置在由转子壳体302形成的u形通道内。最后，图8示出了锁定机构的一个实施方式。可以看出，锁定机构包括插入穿过壳体的第一壁104a和定子组件二者的锁定构件256。因此，尽管定子组件由于定子轴承218而可相对于轴105旋转，但是在锁定构件256被激活或接合时，锁定构件256阻止定子组件旋转。

如图8所示，外径向磁体318通常总是面向线圈243的第一侧表面260a，在顶部的线圈243和底部的线圈243二者上都是如此。类似地，内径向磁体322总是面向线圈243的第二侧表面260b，并且轴向磁体326总是面向线圈243的第三侧表面260c。

转子壳体302被设计成单个整体件、以及轴105在两端由轴承支撑，这二者都使得能够在操作期间在线圈壳体240与转子壳体302内的磁体表面之间维持非常小的气隙。通常，线圈壳体240的外周与转子壳体302中的磁体之间的距离约为1.2毫米。该气隙的大小与电磁机器的输出功率和效率成反比，越小的气隙在线圈壳体240和线圈芯251中提供越强的磁场。然而，在机器处于操作中时，需要严格的机械公差以维持非常小的气隙。

由于线圈和电路板区段的模块化性质，电磁机器100可以以各种方式构造。在一个实施方式中，线圈被构造成提供三相功率。在该实施方式中，线圈被分成三个不同的线圈组，每个线圈组对应于功率相中的一个。在每个相内，线圈可以进一步划分成两个不同子组的线圈。因此，用于每个功率相的线圈组可以包括串联接线的线圈的两个不同子组，每个子组并联地接线。因此，每个功率相都具有备用的线圈群组。由于这些子组是并联接线的，所以如果功率相的一个子组中的线圈之一发生故障，则该功率相的其他子组的线圈仍然可以提供针对该相的功率。可设想任何数量的子组，诸如但不限于两个子组、三个子组、四个子组、或者五个或更多个子组。在另一实施方式中，多相系统中针对每个功率相的所有线圈都串联地接线在一起。在另一实施方式中，线圈被接线成提供单相功率。该实施方式中的线圈可以全部串联接线，或者可以划分成串联接线的两个或更多个子组的线圈，并且所述子组并联地接线在一起。在又一实施方式中，电磁机器包括接线在一起以提供三相功率的七十二个线圈模块。针对第一功率相的第一组线圈包括二十四个线圈模块，针对第二功率相的第二组线圈包括二十四个线圈模块，并且针对第三功率相的第三组线圈包括二十四个线圈模块。每个线圈组被划分成并联接线的相等的子组，每个子组包含串联接线的十二个线圈模块。

为了向本文描述的电磁机器提供服务，必须将电磁机器与外部电力系统断开。所连接的原动机必须停止并且应当被锁定。一旦电磁机器被安全地隔离且不操作，就可以从电磁机器的壳体移除存取窗盖，以提供穿过存取窗的对定子组件的存取。可以停用锁定机构以允许定子组件在壳体内旋转。在一个实施方式中，通过从限定于壳体中的孔和限定于定子组件中的孔移除锁定构件来停用锁定机构。然后旋转定子组件，直到可穿过存取窗存取电路板的期望部分为止。必须断开与该电路板区段电连接的任何线圈模块，然后才能移除该电路板区段。电路板区段下面的对准板区段也被移除，以提供对线圈模块的存取。可以从定子组件移除期望的线圈模块以进行更换或维修。然后将线圈模块插回到定子组件中，然后更换对准板区段和电路板区段。将新的线圈模块电连接到电路板，然后可以在壳体上更换存取窗盖。然后可以激活锁定机构以阻止定子组件相对于壳体旋转。在一个实施方式中，通过将锁定机构插入到限定于壳体中的孔和限定于定子组件中的孔中来激活锁定机构。

图9a至图17示出了电磁机器1100的另外的实施方式。通常，电磁机器100的任何特征可以与电磁机器1100结合，并且电磁机器1100的任何特征可以与电磁机器100结合。

现在参考图9a和图9b，示例性电磁机器1100包括具有第一壁1104a、第二壁1104b、盖板1106和基座1108的壳体1102。电磁机器1100包括连接盒1110。连接盒1110容纳电部件，所述电部件取决于电磁机器的使用方式而将电磁机器1100的内部部件电连接到电源、电负载或蓄电装置。壳体1102的第一壁1104a包括限定于其中的一个或多个存取窗1112，其允许存取电磁机器1100的内部部件。存取窗1112的表面积是壳体1102的第一壁1104a的其中没有限定存取窗1112的表面积的百分比。存取窗1112的表面积与壳体1102的第一壁的表面积之比可以为约5％至约50％之间、约20％至约40％之间、约15％至约30％之间、约25％或约8.33％。

壳体1102的第一壁1104a包括可移动地联接到其的一个或多个存取窗盖1114。存取窗盖1114被构造成覆盖存取窗1112，这阻止了对电磁机器1100的内部部件的存取并保护了那些部件。通常，每个存取窗1112将具有对应的存取窗盖1114。存取窗盖1114可以以任何合适的方式联接到壳体1102的第一壁1104a，诸如利用螺钉、螺栓、夹具等。在电磁机器1100的操作期间，每个存取窗盖1114均联接到壳体1102的第一壁1104a，使得个人或任何其他物体不能接触可能正在旋转、移动、通电或以其他方式处于使用中的任何内部部件。当电磁机器不处于使用中时，可以移除存取窗盖1114，使得个人可以穿过存取窗1112安全地存取内部部件。

如图9b所示，轴1105通常延伸穿过第二壁1104b并且延伸穿过联接到第二壁1104b的风扇罩1119。轴1105经由在本文中更详细地讨论的一个或多个轴承或轴承组件联接到壳体1102。电磁机器1100包括一对角板(gusset)1107，其各自联接到第一壁1104a和基座1108二者。当电磁机器1100例如由于轴1105的旋转而经受大量机械应力时，角板1107在操作期间为电磁机器1100提供机械稳定性。角板盖1109联接到第一壁1104、基部1108和每个角板1107。

壳体1102还可以具有限定于其中的数个气流孔，以允许空气在操作期间流过壳体1102。例如，盖板1106可以包括气流孔1118。气流可以帮助冷却电磁机器1100的内部部件，并使其温度保持在可接受的范围内，从而允许电磁机器1100用在更广泛的条件和场景中。第一壁1104a、第二壁1104b、盖板1106、基座1108和内部部件可以通过各种手段进行机械联接，诸如螺钉、钉子、螺栓、销钉、夹具、焊接或任何其他合适的联接机构。在一个实施方式中，第二壁1104b不是壳体1102的独立部件。相反，第二壁1104b可以是联接到电磁机器1100的单独部件的一部分，诸如原动机的壳体的一部分。在另一实施方式中，壳体的第二壁1104b可以是转子的外壳体。

分别在图10a和图10b中示出图9a和图9b的电磁机器的分解视图。壳体1102的第一壁1104a被示出有从存取窗1112a和1112b分解的存取窗盖1114a和1114b。电磁机器1100的内部部件包括定子组件1200和转子组件1300。定子组件1200通常设置在第一壁1104a和转子组件1300之间，而转子组件1300通常设置在定子组件1200和第二壁1104b之间。

第一壁1104a限定了第一壁开口1120a，而第二壁1104b限定了第二壁开口1120b。定子组件1200限定了定子开口1216。电磁机器1100包括轴承组件1400，其被构造成穿过第一壁开口1120a和定子开口1216，并且非旋转地联接到第一壁1104a和定子组件1200。轴1105延伸穿过轴承组件1400，并因此延伸穿过第一壁1104和定子组件1206。轴承组件1400支撑轴1105，同时允许轴1105相对于轴承组件1400、第一壁1104a和定子组件1200旋转。轴1105通常延伸穿过第一壁开口1120a并超过第一壁1104a。然而，角板1107和角板盖1109通常封闭轴1105的延伸超过第一壁1104a的端部。

在电磁机器1100的一个实施方式中，定子组件1200包括一个或多个线圈模块，所述一个或多个线圈模块包括绕着磁性材料的导磁芯卷绕的导线线圈，而转子组件1300包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被构造成当电磁机器1100处于使用中时设置于邻近导线线圈。在另一实施方式中，定子组件1200包括磁体，而转子组件1300包括线圈模块。如将在本文中更详细地描述的，转子组件1300通常限定了磁体绕其设置的通道。在电磁机器1100的操作期间，附接到定子组件1200的线圈模块被设置在由转子组件1300限定的通道内。

壳体1102的第一壁1104a包括限定于其中的一个或多个壳体锁定孔1122。类似地，定子组件1200包括限定于其中的一个或多个定子组件锁定孔1222。壳体锁定孔1122和定子组件锁定孔1222中的每一个的尺寸被定为使得锁定机构可以可移除地插入穿过它们，以阻止定子组件经由轴承组件1400绕轴旋转。在电磁机器1100的操作期间，定子组件1200可以被锁定就位，以阻止任何不必要的或不期望的运动。当需要检修电磁机器1100时，可以将锁定机构从壳体锁定孔1122和定子组件锁定孔1222中移除，以允许定子组件1200旋转，直到可穿过存取窗存取定子组件1200的期望部分为止。锁定机构可以是例如螺栓、销钉、弹簧加载的销钉或线性致动的销钉。在其他实施方式中，可以使用不利用限定于壳体和定子中的孔的锁定机构，诸如夹具或紧固件。尽管附图示出了壳体锁定孔1122和定子组件锁定孔1222的可能的位置，但这些孔可以限定于电磁机器1100上的任何位置，只要可以将锁定机构插入穿过这两个孔从而阻止定子组件相对于壳体旋转即可。

图11a和图11b示出了安装到轴承组件1400的轴1105的透视图。图11c示出了轴1105和轴承组件1400的分解透视图。图11d示出了轴1105和轴承组件1400的横截面视图。轴承组件1400被构造成部分地设置在第一壁1104a的第一开口1120a和定子组件1200的定子开口1216中。轴承组件1400具有通常为圆柱形的主体，其包括主体部分1402a和主体部分1402b。轴承组件1400还包括圆周向延伸的凸缘1404，其将主体部分1402a和1402b分离。

当电磁机器1100被完全组装好时，轴承组件1400被定位成使得主体部分1402b被设置在第一壁1104a的开口1120a中。凸缘1404将位于电磁机器1100的内部之内。轴承组件1400还延伸穿过定子组件1200，使得主体部分1402a的至少一部分设置在定子组件1200的开口1216中。因此，轴承组件1400的凸缘1404被夹在第一壁1104a和定子组件1200之间。凸缘1404包括轴向地延伸穿过凸缘1404的多个孔1406。孔1406被构造成容纳紧固件，所述紧固件延伸穿过第一壁1104a，以非旋转地固定第一壁1104a和轴承组件1400。在一些实施方式中，紧固件还延伸穿过定子组件1200，以将定子组件1200非旋转地固定到第一壁1104a和轴承组件1400。

轴承组件1400和轴1105通常包括将轴1105联接到轴承组件1400的第一轴承1408a和第二轴承1408b。第一轴承1408a设置在轴承组件1400内，并且通常与轴承组件1400的主体部分1402b重合。因此，第一轴承1408a也通常与第一壁1104a的第一开口1120a重合。第二轴承1408b设置在轴承组件1400的与第一轴承1408a相对的端部，通常被定位成使得其设置在电磁机器1100的内部之内。当轴承组件1400和轴1105完全组装好时，轴1105经由第一轴承1408a和第二轴承1408b联接到轴承组件1400。因此，轴1105可相对于轴承组件1400旋转。由于轴承组件1400非旋转地固定到第一壁1104a和定子组件1200，因此轴1105也可相对于第一壁1104a和定子组件1200旋转。

第一轴承1408a通常联接到轴承组件1400的主体部分1402b的内部，使得当将轴1105从轴承组件1400移除时，第一轴承1408a保持设置在轴承组件1400的内部之内。然而，第二轴承1408b通常经由摩擦装配而联接到轴1105。以这种方式，当将轴1105从轴承组件1400移除时，第二轴承1408b保持联接到轴1105。然而，在其他实施方式中，第一轴承1408a和第二轴承1408b可以以任何合适的方式联接到轴承组件1400和/或轴1105。

如图11c最佳地示出的，轴承组件1400还包括弹簧1410、多个套环部件1412、1414和1416。套环部件1412、1414、1416全部拧到轴1105上，以将弹簧1410压靠到第一轴承1408a上。这将第一轴承1408a压靠到轴承组件1400内的内部肩部1418上，从而使第一轴承1408a保持就位。弹簧1410因此向第一轴承1408a预先加载(preload)，并去除第一轴承1408a中的任何径向游隙(play)。一旦将轴1105插入轴承组件1400中，就将第二轴承1408b压靠到轴承组件1400的另一内部肩部1420以及轴1105的肩部1422上。这辅助了向第二轴承1408b预先加载，以去除任何径向游隙。

图12a和图12b图示出定子组件1200的透视图，而图12c和图12d分别图示了图12a和图12b的定子组件1200的分解视图。定子组件1200通常包括定子板1210、安装到定子板1210的电路板1230和线圈壳体1240。线圈壳体1240包括槽，在电磁机器1100的操作期间，线圈模块可以设置在所述槽中。定子板1210通常包括内定子安装件1212、圆周向延伸的外定子安装件1214和毂固持器1217。内定子安装件1212限定了定子开口1216。毂固持器1217联接到内定子安装件1212，并且通常位于内定子安装件1212的定子开口1216内。毂固持器1217本身通常限定开口，当电磁机器1100组装好时，轴1105和轴承组件1400将被设置为穿过该开口。轴承组件1400通常经由延伸穿过轴承组件的凸缘1404中的孔1406的紧固件而联接到毂固持器1217的内周。当将锁定机构从壳体锁定孔1122和定子组件锁定孔1222移除时，毂固持器1217将定子组件1200保持与轴1105和轴承组件1400轴向对准。因此，定子组件1200仍然能够经由轴承组件1400的轴承1408a、1408b绕轴1105旋转。毂固持器1217还辅助维持内定子安装件1212的内边缘与轴承组件1400的凸缘1404的对准。

定子组件锁定孔1222限定在外定子安装件1214中或联接到外定子安装件1214。在一些实施方式中，内定子安装件1212容纳延伸穿过第一壁1104a和轴承组件1400的凸缘1404的紧固件。在其他实施方式中，定子组件1200的其他部件容纳所述紧固件。

定子板1210还包括圆周向延伸的对准板1220(图12c和图12d)，对准板1220至少部分地设置在内定子安装件1212与外定子安装件1214之间。对准板1220具有通常为圆形的形状，在其中心处限定有开口，并且因此具有内周和外周。对准板1220的内周与内定子安装件1212的外周重叠并联接，而对准板1220的外周与外定子安装件1214的内周重叠并联接。在一个实施方式中，对准板1220是模块化的，并且由绕着内定子安装件1212设置的多个单独且不同的对准板区段形成。在另一实施方式中，对准板1220是单个整体件。

电路板1230联接到对准板1220并且通常与对准板220重叠。类似于对准板1220，电路板1230可以是模块化的，并且因此可以由多个单独且不同的电路板区段形成。每个电路板区段可以对应于对准板区段中的一个。电路板区段可以通过一个或多个电路板跳线1232电连接在一起，并且通常经由诸如螺钉、杆、销钉等的紧固件附接到对准板区段。在另一实施方式中，电路板1230是单个整体件。电路板230之间的电连接可以以电磁机器100的具体应用所需的任何方式来设计，并且可以随着应用需求改变而不时地更换。如将在本文中更详细地描述的，对准板1220用于将来自线圈模块的电引线与电路板区段对准，并且辅助维持来自线圈模块的电引线与电路板1230之间的接触。

内定子安装件1212包括从内定子安装件1212的外周向线圈壳体1240延伸的多个凸缘1213。类似地，外定子安装件1214包括从外定子安装件1214的内周向线圈壳体1240延伸的多个凸缘1215。凸缘1213被构造成联接到线圈壳体1240的内周，而凸缘1215被构造成联接到线圈壳体1240的外周，如将在本文中更详细地描述的。

在图13a中图示出了线圈模块、电路板和对准板之间的布置。图13a图示出定子组件1200的三个部分1201a、1201b和1201c。第一部分1201a包括电路板区段1231和在电路板区段1231下面的下方对准板区段。第二部分1201b示出了电路板区段被移除，仅留下了下方的对准板区段1221。第三部分1201c示出了电路板区段和下方的对准板区段都被移除。

如图所示，多个线圈模块中的每一个包括两个线圈引线1225a和1225b，其从线圈壳体向外并朝向对准板和电路板延伸。每个线圈引线1225a、1225b通常绕着相应的线圈螺母1229a、1229b卷绕。线圈螺母1229a、1229b可以由导电材料或非导电材料制成。线圈螺母1229a、1229b的尺寸被定为装配穿过由每个对准板区段限定的对准板线圈引线孔1224。对准板线圈引线孔1224通常具有矩形的横截面。这允许线圈螺母1229a、1229b装配到对准板线圈引线孔1224中并穿过它们，但限制线圈螺母1229a、1229b在对准板线圈引线孔1224内旋转。

由于线圈引线1225a、1225b绕着线圈螺母1229a、1229b卷绕，因此线圈引线1225a、1226b的端接端1226a、1226b将延伸穿过对准板线圈引线孔1224，如区段1201b中所示。如关于第一部分1201a所示，电路板区段直接设置在对准板区段的顶部，从而将线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b夹在线圈螺母1229a、1229b和电路板区段之间。在该构造中，线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b在相应的电路板接触区域处接触电路板，从而将线圈模块电连接到电路板。对准板区段帮助使线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b与适当的电路板接触区域对准。线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b上的压力还帮助维持线圈模块与电路板之间的电连接。

在一个实施方式中，每个电路板区段具有限定于其中的多个电路板线圈引线孔1227，其对应于多个对准板线圈引线孔1224。在该实施方式中，诸如螺钉、螺栓、销钉、夹具等的对准部件1235可以插入穿过电路板线圈引线孔1227和对准板线圈引线孔1224。对准部件1235然后穿过限定于线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b中的孔，并插入到限定于线圈螺母1229a、1229b中的腔中。对准部件1235因此将线圈引线1225a、1225b固定就位。在一些实施方式中，对准部件1235是具有头部和螺纹体的螺钉。螺钉的头部通常大于电路板线圈引线孔1227，而螺钉的螺纹体小于电路板线圈引线孔1227。

在一些实施方式中，限定于线圈螺母1229a、1229b中的腔具有螺纹，使得螺钉可以紧固到线圈螺母1229a、1229b。随着拧紧螺钉，端接端1226a、1226b被夹在电路板区段与线圈螺母1229a、1229b之间。这不仅用来将电路板区段和对准板区段联接在一起，而且辅助完成和维持线圈引线225a、225b与电路板区段之间的电连接。在一些实施方式中，对准部件1235可以是导电的，并且可以被构造成当被设置为穿过电路板线圈引线孔时接触电路板以及线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b二者，从而帮助确保线圈引线1225a、1225b电连接到电路板。

图13b示出了单个线圈1243的线圈螺母1229a、1229b的放大视图。如所示，两个线圈引线1225a、122b延伸远离线圈1243，并且绕着相应的线圈螺母1229a、1229b卷绕。线圈引线1225a、1225b的端接端1226a、1226b面对同一方向，并且其中限定有相应的孔1233a、1233b。孔1233a、1233b与线圈螺母1229a、1229b中的孔对准，以允许将对准部件1235(图13a)插入到线圈螺母1229a、1229b的腔中。

从图13b中可以看出，线圈螺母1229a、1229b具有通常为六边形的横截面形状。这允许将线圈螺母1229a、1229b插入穿过对准板线圈引线孔1224。然而，由于对准板线圈引线孔1224具有通常为矩形的横截面，因此线圈螺母1229a、1229b不能在对准板线圈引线孔1224内旋转。线圈螺母1229a、1229b也大于电路板线圈引线孔1227，从而阻止线圈螺母1229a、1229b响应于对准部件1235被固定到线圈螺母1229a、1229b而从对准板线圈引线孔1224延伸出去太远。线圈螺母1229a、1229b和对准板线圈引线孔1224也可以具有其他相对形状，以阻止线圈螺母1229a、1229b在对准板线圈引线孔1224内旋转。

在一些实施方式中，线圈螺母1229a、1229b通常具有其中形成有凹槽1239a、1239b的至少一个面。凹槽1239a、1239b的宽度大约等于线圈引线1225a、1226b的宽度，使得线圈引线1225a、1225b可以装配在凹槽1239a、1239b内。这允许线圈引线1225a、1225b的位置与线圈螺母1229a、1229b的该面的其余部分齐平。在该构造中，对准板线圈引线孔1224仅需要足够大以允许线圈螺母1229a、1229b穿过，而不需要为线圈引线1225a、1225b的厚度提供任何额外的空间。如在图13b中可以看到的，线圈引线1225a、1225b通常被弯折或弯曲，以便在线圈引线1225a、1225b的长度中提供少量的松弛。当将线圈1243插入到定子组件1200中并固定到电路板1230时，线圈引线1225a、1225b中的松弛允许线圈引线1225a、1225b略微伸展，从而阻止线圈引线1225a、1225b在电磁机器1100的组装或拆卸期间断裂或损坏，并且还阻止线圈1243在线圈壳体1240内被拉动而不对准。

现在参考图14a和图14b，线圈壳体1240包括以圆周方式布置的各种不同的部件。线圈壳体1240包括第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246。线圈壳体环1244、1246限定了槽，线圈1243和对应的导磁线圈芯1251(参见图15a和图15b)插入所述槽中。线圈壳体1240还包括多个独立的芯模块1248，其设置在第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246之间。多个第一支持部件1253和多个第二支持部件1250设置在与线圈壳体1240插入有线圈1243的那一侧相对的线圈壳体1240的一侧上。

线圈壳体1240还包括位于线圈壳体1240的插入有线圈1243的端部上的多个定子板安装架1242以及位于线圈壳体1240的相对端部上的多个线圈壳体安装架1252。线圈壳体安装架1252位于第一和第二支持部件1253、1250之间。第二支持部件1250中的每一个具有凹槽，线圈壳体安装架1252的一部分被构造成坐落于该凹槽中，从而将第二支持部件1250锁定就位。

最后，线圈壳体1240包括多个线圈壳体安装部件1254，其被构造成将线圈壳体1240的各部件联接在一起。线圈壳体安装部件1254通常包括内部的一组线圈壳体安装部件1254和外部的一组线圈壳体安装部件1254。每个线圈壳体安装部件1254通常以如下方式延伸(i)从定子板安装架1242，(ii)穿过第一线圈壳体环1244、独立芯模块1248、第二线圈壳体环1246以及第一支持部件1253，并且(iii)到线圈壳体安装架1252。线圈壳体安装部件1254可以是螺栓、销钉、螺钉等，并且被构造成一旦被安置穿过所有必要部件就锁定就位。线圈壳体安装部件1254因此提供使线圈壳体1240的所有部件维持就位的张力。通常，内部的一组线圈壳体安装部件1254延伸穿过线圈壳体1240的各部件的内周，而外部的一组线圈壳体安装部件1254延伸穿过线圈壳体1240的各部件的外周。

线圈壳体安装部件1254的一部分还被构造成将线圈壳体1240联接到内定子安装件1212和外定子安装件1214。如图14a和14b所示，定子板安装架1242绕着线圈壳体1240圆周向地布置。然而，在绕着该圆周布置的某些位置中，缺少定子板安装架1242中的一些，从而在相邻的定子板安装架1242之间留下间隙。这些间隙与内定子安装件1212的凸缘1213和外定子安装件1214的凸缘1215对准。在对应于缺少的定子板安装架1242的圆周位置处延伸穿过线圈壳体1240的内线圈壳体安装部件1254替代地联接到内定子安装件1212的凸缘1213。在对应于缺少的定子板安装架1242的圆周位置处延伸穿过线圈壳体1240的外线圈壳体安装部件1254替代地联接到外定子安装件1214的凸缘1215。由于这些线圈壳体安装部件1254仍延伸穿过线圈壳体1240的其余部件，因此线圈壳体1240藉此联接到内定子安装件1212和外定子安装件1214二者。在一些实施方式中，线圈壳体1240不包含任何定子板安装架1242，并且任何的线圈壳体安装部件1253仅附接到内定子安装件1212的凸缘1213和外定子安装件1214的凸缘1215。

在图15a和图15b中图示出线圈壳体1240的详细视图。线圈壳体1240的各部件的各种部分已经从图中移除，以示出内部细节。如图所示，每个线圈1243包括对应的导磁线圈芯1251。以这种方式，每个线圈1243绕着其自己的单独的芯1251卷绕。线圈芯1251可以由诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。在一些实施方式中，每个单独的芯1251被构造成完全设置在其对应的线圈1243内。在其他实施方式中，每个单独的芯1251部分地设置在其对应的线圈1243内，使得每个芯1251的至少一部分延伸到其对应的线圈1243的边界之外。在一些实施方式中，每个线圈1243可以具有通常为为矩形的形状，其包括第一侧表面1260a、第二侧表面1260b和第三侧表面1260c。芯1251可以具有相似的通常为矩形的形状。也可设想线圈1243和芯1251的其他形状。

线圈壳体1240包括第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246。这些线圈壳体环中的每一个可以由诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。线圈壳体环1244、1246二者通常都成圆形形状，并且具有内周和外周。第一线圈壳体环1244包括连接第一线圈壳体环1244的内周和外周的多个重复的柱1245a。第一线圈壳体环还限定了多个间隙1245b。每个间隙1245b被限定在相邻的柱1245a之间，并且每个间隙1245b的尺寸被定为使得线圈装配穿过间隙1245b。

类似地，第二线圈壳体环1246也包括连接第二线圈壳体环1246的内周和外周的多个重复的柱1247a。第二线圈壳体环1246限定了多个间隙1247b。每个间隙1247b被限定在相邻的柱1247a之间，并且每个间隙1247b的尺寸被定为使得线圈1243装配穿过间隙1247b。限定于第一线圈壳体环1244中的间隙1245b和限定于第二线圈壳体环1246中的间隙1247b重叠，并且因此当组装为线圈壳体1240的部分时，第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246限定了多个槽1241，所述槽1241的尺寸被定为容纳多个线圈1243，每个槽241容纳单个线圈1243。

图15a和图15b示出了设置在第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246之间的独立芯模块1248中的两个。独立芯模块1248可以由类似于线圈壳体1240的其他部件的诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。独立芯模块1248设置在第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246之间，使得每个独立芯模块1248的与第一线圈壳体环1244相邻的端部邻接柱1245a中的一个，而每个独立芯模块1248的与第二线圈壳体环1246相邻的相对端部邻接柱1247a中的对应的一个。独立芯模块1248设置在第一线圈壳体环1244和第二线圈壳体环1246之间的原本将是相邻线圈1243之间的空白空间的区域中。因此，当图15a和图15b的线圈1243和对应的芯1251被容纳在线圈壳体1240的槽1241内时，线圈1243和对应的芯1251将被设置在图15a和图15b中图示出的一对独立芯模块1248之间。当电磁机器1100完全组装好后，每个线圈1243-芯1251的组合将设置在一对相邻的独立芯模块1248之间。

在一些实施方式中，每个独立芯模块1248包括外径向唇缘1257和内径向唇缘1258。每个独立芯模块1248的外径向唇缘1257被构造成在对应的一个线圈1243的第一侧表面1260a之上延伸。类似地，每个独立芯模块1248的内径向唇缘1258被构造成在对应的一个线圈1243的第二侧表面1260b之上延伸。径向唇缘1257、1258的存在减小或消除了线圈1243的侧表面1260a、1260b与电磁机器1100的径向磁体之间的任何间隙。这帮助更高效地将磁通量从径向磁体引导到线圈1243。

多个第一支持部件1253、多个第二支持部件1250和多个线圈壳体安装架1252设置在线圈壳体1240的与定子板1210相对的一侧上。第一和第二支持部件1253和1250可以由类似于线圈壳体1240的其他部件的诸如层压电钢之类的铁磁材料制成。第一和第二支持部件1253和1250中的每一个具有限定于其中的凹槽，所述凹槽被构造成与对应的线圈壳体安装架252的边缘配合，使得支持部件250和线圈壳体安装架252彼此互锁。每个第二支持部件1250包括轴向唇缘1259，所述轴向唇缘1259被构造成在线圈1243中的对应的一个的第三侧表面1260c之上延伸。支持部件1250的轴向唇缘1259减小或消除了第三侧表面1260c与电磁机器1100的轴向磁体之间的任何间隙。这帮助更高效地将磁通量从轴向磁体引导到线圈1243。

线圈壳体1240的铁磁部件可以包括第一线圈壳体环1244、第二线圈壳体环1246、独立芯模块1248、第一支持部件1253、第二支持部件1250和线圈芯1251。线圈壳体1240的所有部件可以是具有低磁滞和相关芯损耗的高磁导率材料，其可以用于使线圈壳体1240区域中的磁场强度最大化。

限定于电磁机器壳体中的存取窗、经由轴承组件联接到轴的定子、分段形成的电路板和对准板、以及容纳在线圈壳体内的单独的槽中的线圈模块的组合允许电磁机器1100成为模块化机器，在此情况下，可以在不必拆卸或拆分整个机器的情况下更换、维修或升级单独的线圈模块。电路板区段可以被轻松换出，以便以不同的布置来对线圈模块进行接线，从而允许电磁机器用在各种各样的应用中。通过在壳体中提供存取窗，个人能够在不移除整个壳体的情况下存取电磁机器的内部部件。这具有维持转子和定子之间的对准的附加益处。此外，线圈模块被简单地插入到限定于线圈壳体中的各个槽中以进行操作，因此易于从电磁机器中移除。

一旦移除了存取窗盖，则个人可以停用锁定机构以允许定子组件绕轴承组件相对于壳体旋转。然后，个人可以旋转定子组件，直到可穿过该窗存取需要寻找地址的电路板区段或线圈模块为止。由于电路板可以被形成为单独且不同的区段，因此仅需移除单个电路板区段即可存取下面的任何线圈模块。因此，不必将电磁机器的所有线圈断电以更换单个线圈模块，个人只需要将连接到该单个电路板区段的线圈模块断电即可。在一个实施方式中，电磁机器包括圆周向地布置在定子中的七十二个线圈模块和十二个电路板区段。因此，每个电路板区段仅直接电连接到六个线圈，这将需要被分离以移除电路板区段的线圈的数量从七十二个线圈减少为六个线圈。在其他实施方式中，电磁机器包括12个、36个、144个或任何其他数量的线圈模块，以及3个、4个、6个、24个或任何其他数量的电路板区段。

图16a和图16b图示出转子组件1300的透视图，而图16c图示出转子组件1300的转子壳体1302的透视图。图16d图示出沿图16c中指出的横截线16d的横截面视图。如图所示，转子组件1300容纳电磁机器1100的磁体。转子组件包括转子壳体1302，转子壳体1302联接到轴，使得轴的旋转引起转子壳体1302旋转。相反，转子壳体1302的旋转引起轴旋转。在一个实施方式中，轴具有旋转锁定特征，所述旋转锁定特征被构造成与转子壳体1302的旋转锁定特征非旋转地配合，以阻止轴和转子壳体1302之间的相对旋转。轴的旋转锁定特征可以是突起、环、突结或其他结构特征，而转子壳体1302的旋转锁定特征可以是限定于转子壳体1302中的凹槽或孔，或者反之亦然。在另一实施方式中，轴作为单个集成件固定地联接到转子壳体302。

转子壳体1302包括背部1304、外环部分1306和内环部分1308。外环部分1306和内环部分1308通常绕着轴同心地布置，并且通常在第一方向上延伸远离背部1304的表面1310。在一个实施方式中，外环部分1306和内环部分1308是平行的。在其他实施方式中，外环部分1306和内环部分1308可以相对于彼此或相对于背部1304成一定角度地设置。在外环部分1306和内环部分1308之间限定了圆周向延伸的通道1312。通道1312通常由第一表面、第二表面和第三表面来限定。第一表面由转子壳体1302的外环部分1306的内表面1314形成。第二表面由转子壳体1302的内环部分1308的外表面1316形成。第三表面由背部1304的表面1310的设置在外环部分1306和内环部分1308之间的部分形成。通常，背部1304、外环部分1306和内环部分1308都被形成为单个整体件。

通常，外环部分1306的内表面1314和内环部分1308的外表面1316彼此平行并且与轴的纵轴平行。因此，由通道1312限定的第一表面和第二表面通常彼此平行。背部1304的表面1310通常与外环部分1306的内表面1314和内环部分1308的外表面1316二者正交。因此，由通道1312限定的第三表面通常与第一表面和第二表面二者正交，使得通道1312具有u形横截面。也可设想通道1312的其他横截面形状。

转子组件1300还包括设置在圆周向延伸的通道1312内的多个磁体。所述多个磁体设置在圆周向延伸的磁体群组中。如图16a所示，所述多个磁体包括外径向磁体1318，所述外径向磁体318联接到转子壳体1302的外环部分1306的内表面1314。每个相邻的一对外径向磁体1318可以被外径向间隔件1320隔开。外径向磁体1318和外径向间隔件1320沿着圆周向延伸的通道1312设置，使得外径向磁体1318和外径向间隔件1320通常环绕轴。

所述多个磁体还包括内径向磁体1322，所述内径向磁体1322联接到转子壳体1302的内环部分1308的外表面1316。每个相邻的一对内径向磁体1322可以被内径向间隔件1324隔开。内径向磁体1322和内径向间隔件1324沿着圆周向延伸的通道1312设置，使得内径向磁体1322和内径向间隔件1324通常环绕轴。

最后，所述多个磁体包括轴向磁体1326，其联接到转子壳体1302的背部1304的在内环部分1308和外环部分1306之间的表面1310(图16c)。像外径向磁体1318和内径向磁体1322一样，轴向磁体群组1326中的轴向磁体1326沿圆周向延伸的通道1312设置，使得轴向磁体1326通常环绕轴或转子壳体1302的内环部分1308的半径。

磁体1318、1322和1326中的每一个都可以以各种方式联接到转子壳体1302的相应表面。例如，可以在磁体与转子壳体1302的表面之间设置粘合层，从而将磁体粘合联接到转子壳体1302的表面。磁体也可以拧入到转子壳体1302的表面中。在一些实施方式中，转子壳体1302可以包括保持部件，所述保持部件辅助将磁体中的任何磁体联接到转子壳体1302。固持部件可以包括被设计成使磁体中的任何磁体固持至对应表面的一个或多个夹具或销钉。固持部件还可以包括一个或多个固持环。通常，固持环设置在通道1312中，并且被形成为绕着通道1312的圆周的至少一部分装配。以这种方式，固持环的曲率半径通常等于转子壳体1302的外环部分1306的半径、或者转子壳体1302的内环部分1308的半径。

在图16b所示的实施方式中，转子组件1300包括由第一固持环部件1328a至d形成的第一固持环。第一固持环部件1328a至d设置在外环部分1306的与转子壳体1302的背部1304间隔开的边缘处。第一固持环部件1328a至d可以经由螺钉、粘合剂或任何合适的机构联接到转子壳体1302，并且被构造成帮助使外径向磁体1318中的每一个的一个边缘保持就位。类似地，由第二固持环部件1330a至e形成的第二固持环可以设置在外环部分1306的邻接转子壳体1302的背部1304的边缘处。第二固持环部件1330a至d帮助使外径向磁体1318中的每一个的相对边缘保持就位。转子组件1300还可以包括由第三固持环部件1332a至d形成的第三固持环和帮助使内径向磁体1322中的每一个保持就位的第四固持环1334。在其他实施方式中，任何或所有固持环可以被形成为单个整体件，或者可以被形成为多个部件。在其他实施方式中，任何固持环可以替代地是固持销钉，其可以包括或是暗榫。

外径向磁体1318、内径向磁体1322和轴向磁体1326中的每一个可以是具有北极和南极的偶极磁体。每个磁体的每个极都具有对应的极面，其是磁体的与相应极相对应的端接表面。因此，外径向磁体1318、内径向磁体1322和轴向磁体1326中的每一个的相对表面是每个磁体的两个极面。在转子组件1300中，每个磁体的一个极面面向由磁体所联接到的通道所限定的相应表面。当将磁体安装到转子壳体1302时，每个磁体的面对由通道限定的表面的该极面邻接和/或接触所述通道。每个磁体的另一相对极面背向磁体所联接到的通道的相应表面。因此，对于每个外径向磁体1318，极面中的一个邻接转子壳体1302的外环部分1306的内表面1314，而每个外径向磁体1318的另一极面背向转子壳体1302的外环部分1306的内表面1314。对于每个内径向磁体1322，极面中的一个邻接转子壳体1302的内环部分1308的外表面1316，而每个内径向磁体1322的另一极面都背向转子壳体1302的内环部分1308的外表面1316。对于每个轴向磁体1326，一个极面邻接转子壳体1302的背部1304的在外环部分1306和内环部分1308之间的表面1310，而每个轴向磁体1326的另一极面背向转子壳体1302的背部1304的在外环部分1306和内环部分1308之间的表面1310。

设置在转子壳体1302的通道1312内的磁体群组1318、1322、1326可以被分类为磁体组。每组磁体包含一个外径向磁体1318、一个内径向磁体1322和一个轴向磁体1326。每组磁体中的三个磁体可以位于通道1312内相对于轴相同的圆周位置处。因此，图16c中的包含位于通道1312内相对于通道1312的取向三点钟位置处的外径向磁体1318的磁体组还将包含两者也都位于三点钟位置处的内径向磁体1322和轴向磁体1326。在电磁机器1100的示例性实施方式中，转子组件1300包含二十四组磁体，其绕着轴圆周向地设置在通道1312中。每组磁体中的磁体也可以相对于彼此交错，并且也可以相对于磁体所联接到的表面和转子壳体1302的其他表面二者以各种角度定向。

任何给定磁体组中的每个磁体都具有邻接转子壳体1302表面的与该组中的其他磁体相比相同的极面。因此，磁体组中的每个磁体具有指向通道1312本身的相同的极面。对于每个圆周向相邻的磁体组来说，每个磁体组中的指向通道1312的极面交替。例如，第一磁体组和第二磁体组可以在通道1312内彼此圆周向相邻地设置。该第一磁体组中的每个磁体具有邻接限定通道的表面的同一个极面。作为示例，该第一磁体组中的三个磁体中的每一个可以具有与限定通道1312的相应表面邻接的北极面，因此将具有面向通道本身的南极面。圆周向相邻的第二磁体面的每个磁体于是将具有与限定通道1312的相应表面邻接的南极面，因此将具有面向通道本身的北极面。

针对每个磁体组的交替极面的这种布置绕着通道1312圆周向地连续。磁体组的交替极面布置帮助以交替和循环的方式引导磁通量从北极面到南极面穿过通道。除了较小的气隙区域外，当机器处于操作中时，通道1312的大部分被定子组件1200占据，特别是被包括线圈1243和线圈芯1251的线圈壳体1240占据。线圈壳体1240中材料的高磁导率增大了通道中的磁场，并被设计成最高效地引导通量穿过线圈1243。

在任何给定的磁体组中，外径向磁体的极面中的一个将面向线圈1243的第一侧表面1260a。在该磁体组中的内径向磁体的具有同一极性的极面将面向线圈1243的第二侧表面1260b。在该磁体组中的轴向磁体的具有同一极性的极面将面向线圈1243的第三侧表面1260c。在电磁机器1100的操作期间，转子将相对于定子旋转。因此，随着转子旋转，单个磁体组中的磁体1318、1322、1326的具有同一极性的极面将以旋转顺序面向每个线圈1243的相应侧表面1260a、1260b、1260c。相邻的磁体组还将具有面向线圈的相应侧表面的具有同一极性的极面，差异在于该极面具有相反的极性。由于面向线圈1243的相应侧表面的每组磁体的极面的交替极性，因此来自磁体的磁通量被引导穿过线圈，使得磁通量垂直于由线圈1243和/或芯1251限定的平面。

转子壳体1302可以包括联接到其的一个或多个扇叶1342。在一个实施方式中，扇叶1342可以联接到背部1304的表面1310的设置在内环部1306和轴1105之间的部分。扇叶1342因此从表面1310通常沿与外环部分1306和内环部分1308相同的第一方向向外延伸。在另一实施方式中，扇叶1342联接到内环部分1308的内表面1315，并且沿径向朝向轴延伸。转子壳体1302还包括限定于背部1304中的一个或多个气流孔1344。在转子组件1300旋转期间，旋转的扇叶1342引导空气穿过气流孔1344，从而冷却电磁机器1100的内部部件。

图17图示出组装好的电磁机器100的横截面图。示出了壳体的第一壁1104a以及连接盒1110。轴1105联接到轴承组件1400。因此，轴1105可相对于壳体和定子组件旋转。随着定子组件和转子组件在操作中组装在一起，线圈1243和对应的芯1251设置在由转子壳体形成的u形通道内。最后，图17示出了锁定机构的一个实施方式。可以看出，锁定机构包括插入穿过壳体的第一壁1104a和定子组件二者的锁定构件1256。因此，尽管定子组件通常可以可相对于轴承组件1400旋转，但是在锁定构件1256被激活或接合时，锁定构件1256阻止定子组件旋转。

图17还示出了轴承组件1400的第一轴承1408a和第二轴承1408b。如图所示，第一轴承1408a支撑轴1105并且位于第一壁1104a内。第二轴承1408b支撑轴1105，并且位于电磁机器1100的内部之内。如所示，轴承组件1400的凸缘1404位于第一壁1104a和定子组件之间。紧固件1261延伸穿过第一壁1104a和轴承组件1400的凸缘1404，从而将轴承组件1400非旋转地锁定到第一壁1104a。由于轴1105经由第一轴承1408a和第二轴承1408b可旋转地联接到轴承组件1400，因此轴1105能够相对于第一壁1104a和定子组件旋转。因此，非旋转地联接到轴1105的转子组件也能够相对于第一壁1104a和定子组件旋转。

如图17所示，外径向磁体1318通常总是面向线圈1243的第一侧表面1260a，在顶部的线圈1243和底部的线圈1243二者上都是如此。类似地，内径向磁体1322总是面向线圈1243的第二侧表面1260b，并且轴向磁体1326总是面向线圈1243的第三侧表面1260c。

转子壳体1302被设计成单个整体件、以及轴1105由轴承组件1400支撑，这二者都使得能够在操作期间在线圈壳体1240与转子壳体1302内的磁体表面之间维持非常小的气隙。通常，线圈壳体1240的外周与转子壳体1302中的磁体之间的距离约为1.2毫米。该气隙的大小与电磁机器的输出功率和效率成反比，越小的气隙在线圈壳体1240和线圈芯1251中提供越强的磁场。然而，在机器处于操作中时，需要严格的机械公差以维持非常小的气隙。

由于线圈和电路板区段的模块化性质，电磁机器可以以各种方式构造。在一个实施方式中，线圈被构造成提供三相功率。在该实施方式中，线圈被分成三个不同的线圈组，每个线圈组对应于功率相中的一个。在每个相内，线圈可以进一步划分成两个不同子组的线圈。因此，用于每个功率相的线圈组可以包括串联接线的线圈的两个不同子组，每个子组并联地接线。因此，每个功率相都具有备用的线圈群组。由于这些子组是并联接线的，所以如果功率相的一个子组中的线圈之一发生故障，则该功率相的其他子组的线圈仍然可以提供针对该相的功率。可设想任何数量的子组，诸如但不限于两个子组、三个子组、四个子组、或者五个或更多个子组。在另一实施方式中，多相系统中针对每个功率相的所有线圈都串联地接线在一起。在另一实施方式中，线圈被接线成提供单相功率。该实施方式中的线圈可以全部串联接线，或者可以划分成串联接线的两个或更多个子组的线圈，并且所述子组并联地接线在一起。在又一实施方式中，电磁机器包括接线在一起以提供三相功率的七十二个线圈模块。针对第一功率相的第一组线圈包括二十四个线圈模块，针对第二功率相的第二组线圈包括二十四个线圈模块，并且针对第三功率相的第三组线圈包括二十四个线圈模块。每个线圈组被划分成并联接线的相等的子组，每个子组包含串联接线的十二个线圈模块。

为了向本文描述的电磁机器提供服务，必须将电磁机器与外部电力系统断开。所连接的原动机必须停止并且应当被锁定。一旦电磁机器被安全地隔离且不操作，就可以从电磁机器的壳体移除存取窗盖，以提供穿过存取窗的对定子组件的存取。可以停用锁定机构以允许定子组件在壳体内旋转。在一个实施方式中，通过从限定于壳体中的孔和限定于定子组件中的孔移除锁定构件来停用锁定机构。然后旋转定子组件，直到可穿过存取窗存取电路板的期望部分为止。必须断开与该电路板区段电连接的任何线圈模块，然后才能移除该电路板区段。电路板区段下面的对准板区段也被移除，以提供对线圈模块的存取。可以从定子组件移除期望的线圈模块以进行更换或维修。然后将线圈模块插回到定子组件中，然后更换对准板区段和电路板区段。将新的线圈模块电连接到电路板，然后可以在壳体上更换存取窗盖。然后可以激活锁定机构以阻止定子组件相对于壳体旋转。在一个实施方式中，通过将锁定机构插入到限定于壳体中的孔和限定于定子组件中的孔中来激活锁定机构。

尽管已经参考一个或多个特定实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到的是，可以对其做出许多改变而不背离本公开的精神和范围。这些实施方式及其明显变化中的每一个都被认为落入本公开的精神和范围内。还可设想，根据本公开的方面的另外的实施方式可以组合来自本文描述的任何实施方式的任何数量的特征。