反向旋转轴向电动马达组件的制作方法

反向旋转轴向电动马达组件
1.【相关申请的交叉引用】
2.本技术要求2019年4月23日提交的美国临时专利申请编号62/837,549的优先权和权益，并且此处以引证的方式将该申请全文并入。
3.【关于政府赞助的研究或开发的声明】
4.不适用
5.【受版权保护的材料注意事项】
6.根据美国和其他国家的版权法，本专利文献中的部分材料可能受版权保护。版权所有人不反对任何人传真复制专利文献或专利公开，就如在美国专利商标局公开可用的文件或记录中出现的那样，但无论怎样都在其他方面保留所有版权。因此，版权所有人不放弃其任何使该专利文献保持保密的权利，包括但不限于其依据37c.f.r.
§
1.14的权利。
【技术领域】
7.本公开的技术总体上涉及一种反向旋转(cr)轴向电动马达组件(axial electric motor assembly)。大多数标准的马达容纳装置(motor containing devices)可以配备有本主题的cr轴向电动马达组件，代替标准的电动马达。本主题技术的通常用途是用于为飞行器提供动力或用于空气运动/风扇技术，并且下面给出的示例仅出于说明性目的而非限制性地致力于这些应用。更具体地，本主题发明是一种cr轴向电动马达组件，其通常用于为水平飞行和垂直起降飞行器或空气循环扇提供动力，并允许两个关联螺旋桨绕共同的中心轴线彼此非常靠近地旋转，其中，一个螺旋桨生成的气流差动地耦合到另一个螺旋桨的旋转中，从而与旋转单个螺旋桨的等效标准/传统马达相比，提高了cr轴向马达的功耗效率。


背景技术：

8.为了区分轴向马达和径向马达，注意到标准/传统的轴向马达具有平行于旋转输出轴延伸的磁通量，而标准/传统的径向马达具有垂直于旋转输出轴延伸的磁通量。
9.对于传统的有刷(brush
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containing)直流(dc)径向马达，外部/周围的马达壳体是固定的，壳体内的定子/场磁体也是固定的。通常，定子通常固定到壳体。内部电枢/转子附接到在操作期间旋转的轴或轮轴(在标准马达的一些版本中，转子可被称为电枢)。由此，电枢轴/轮轴从固定的马达壳体伸出，并且当电流被施加到马达时旋转(电枢/转子在固定的定子/场磁体内旋转)。在有刷马达中，需要物理电刷将电力从外部源经由换向器接口传输到转子，该换向器接口使电流脉动以改变电枢的线圈中的场极性，从而生成用于转动电枢的旋转驱动力。传统有刷电动马达的历史是广泛的。
10.对于传统的无刷dc径向马达，外部/周围的马达壳体也是固定的，壳体内的定子也是固定的。通常，定子通常固定到壳体。内部电枢/转子附接到在操作期间旋转的轴或轮轴。由此，电枢轴/轮轴从固定的马达壳体伸出，并且当电流被施加到马达时旋转(电枢/转子在固定的定子/场磁体内旋转)。在无刷马达中，不需要物理电刷将电力从外部源传输到转子。无刷马达的构造允许利用固定到定子的永磁体的设计，或者更通常地，永磁体与电枢相关
联，并且磁场绕组位于固定的定子中。显然，无刷马达不使用物理电刷进行换向；相反，它们通过标准技术电子换向。适当脉冲电流被输送到绕组，并经由并入的装置(诸如标准霍尔效应传感器/磁体、反电动势和等效装置)来定时。无刷dc马达具有许多公知的优于有刷马达的优点。
11.有关的美国专利号2,431,255、2,456,993以及2,462,182中描述了一种反向旋转dc径向马达。所公开的马达将用于鱼雷推进系统中，其中，同轴螺旋桨组件沿相反方向驱动单独的螺旋桨，以帮助保持鱼雷沿期望方向行进。显然，考虑到这种马达在撞击目标时的破坏，这种马达的操作寿命是极其有限的。为了消除定子旋转时(通常，定子不旋转，因此恒定的弹性装置或弹簧仅仅是向内并朝向旋转中心推动电刷，从而接触换向器以便实现所需的电连通，但是定子的旋转导致电刷“浮动”远离换向器)产生的必要的离心/向心影响的换向器到电刷接触中断，该装置包含“径向换向器”(从旋转轴线向外延伸的盘)和平行于旋转轴线定向的接触电刷。这种径向换向器/电刷设计是复杂的，不容易制造，由此制造成本高。
12.在美国专利号3,738,270中公开了一种用于鱼雷的无刷电动dc径向马达。为了在其在水中到达其目标的过程期间维持稳定性，反向旋转的螺旋桨是有益的。该设计利用固定定子，两个独立的电枢围绕该固定定子沿相反方向旋转，以沿对应的相反方向驱动相关联的螺旋桨。
13.美国专利号4,056,746提出了一种反向旋转的径向电动马达，其与上面刚刚提出的设计非常相似。在装置的操作中再次使用径向换向器/电刷设计。
14.美国专利号4,259,604中涉及了一种dc旋转机械。该装置中的换向器/电刷设计非常简单，并且不能在高转速下操作。通常，马达用于需要低转速的机械，诸如磁带录音机、vtr等。换向器是标准的圆柱形设计，并且电刷以永久的方式接触换向条。
15.美国专利号8,198,773；8,253,294；8,531,072；10,116,187(授予本主题的申请人)用于各种反向旋转马达/发电机应用。
16.标准/传统的轴向马达是公知的，如在以下网站例示：https://www.magnax.com
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blog/axial
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flux
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vs
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radial
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flux
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for
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direct
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drive
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gneerators。在现有的轴向马达中，只有转子/电枢旋转，而场线圈是静止的并且固定到定子。
17.(本主题的申请人的)国际公开wo 2018/106611中公开了一种用于将电流输送到任意(轴向或径向)cr马达的合适的滑环组件，并且此处将其全部并入本技术中以供参考。


技术实现要素：

18.本文描述的技术的目的是提供一种cr轴向电动马达组件，其具有两个相对旋转的驱动构件，用于为传统上利用电动马达来供应旋转动力的任何装置提供动力。
19.本文描述的技术的目的是提供一种cr轴向电动马达组件，其具有两个相对旋转的驱动构件，用于为水平飞行和垂直起降飞行器提供动力。
20.本文描述的技术的另外目的是提供一种cr轴向电动马达组件，其具有两个相对旋转的驱动构件，用于为用于移动或泵送空气或其它液体和气体物质的风扇提供动力。
21.本文描述的技术的另一目的是提供一种cr轴向电动马达组件，其具有两个相对旋转的驱动构件，其中各个驱动构件具有螺旋桨，该cr轴向电动马达组件用于为用于移动或泵送空气或其它液体和气体物质的风扇提供动力。
22.本文描述的技术的另外目的是提供一种cr轴向电动马达组件，其用于为用于移动或泵送空气或其它液体和气体物质的风扇提供动力，与标准/传统轴向马达相比，具有相对于机械功率输出而言降低的电功率输入。
23.本文描述的技术的又一目的是公开一种cr轴向电动马达组件，其用于为水平飞行和垂直起降飞行器提供动力，具有比等效标准/传统马达更长的电池寿命和更大的推力。
24.本主题发明的另一个目的是公开一种cr轴向马达，其利用以下内容的组合：1)没有浪费到传统马达安装件的增加的能量、2)由于较低热产生而增加的能量、以及3)两个相对旋转构件之间的增加它们的净旋转速度以相对于标准轴向马达提高cr轴向马达的效率的协同差动耦合。
25.公开了一种cr轴向电动马达组件。例如，而非限制性地，这种cr轴向马达可用于为飞行器或风扇提供动力，包括：a)具有两个相对旋转构件的反向旋转差动轴向电动马达，其中，第一旋转构件包括一组或多组永磁体，并且第二旋转构件包括一组或多组电磁场绕组；b)第一组螺旋桨叶片，其固定到相对旋转构件中的一个，以及第二组螺旋桨叶片，其固定到相对旋转构件中的另一个；c)装置，其用于将电力输送到电磁场线圈；d)装置，其用于将cr轴向马达组件安装到飞行器或风扇；e)可选地，控制装置，其用于操作cr马达组件；f)以及可选地，电源。
26.在说明书的以下部分中将公布本文描述的技术的另外方面，其中，详细描述是为了完全公开本技术的优选实施方式而不对其施加限制的目的。
【附图说明】
27.本文描述的技术将参考仅用于例示性目的的附图来更充分地理解：
28.图1a是本主题发明的实施方式的剖视图，其利用了固定中心轴，该固定中心轴具有在磁场生成区域的相对侧上伸出的相对旋转驱动构件和两组永磁体。
29.图1b是本主题发明的另一实施方式的剖视图，其利用了固定中心轴，该固定中心轴具有在磁场生成区域的相对侧上伸出的相对旋转驱动构件和单组永磁体。
30.图2a是本主题发明的又一实施方式的剖视图，其利用了旋转中心轴，该旋转中心轴具有从磁场生成区域的相同侧伸出的相对旋转驱动构件和两组永磁体。
31.图2b是本主题发明的再一实施方式的剖视图，其利用了旋转中心轴，该旋转中心轴具有从磁场生成区域的相同侧伸出的相对旋转驱动构件和单组永磁体。
32.图3是能够将电力从外部电源传输到内部场线圈的示例性滑环组件的剖视图。
33.图4是示例性滑环组件的剖视图，该滑环组件能够将电力从外部电源传输到内部场线圈，并且包括油/润滑剂贮存器和将油/润滑剂输送到滑环组件的盘中的管线(line)或芯(wick)。
34.图5是示出了第一旋转构件上的一组永磁体的方位的立体图。
【具体实施方式】
35.更具体地参考附图，为了说明的目的，本主题的技术具体实施在总体如图1至图5所示的系统中。应该理解，本主题的系统cr轴向电动马达组件可以在构造和部件的细节方面变化，并且该方法可以在具体步骤和操作顺序方面变化，而不偏离本文公开的基本概念。
36.通常，本主题发明是一种cr轴向电动马达组件。仅出于示例性目的，一种用途经常是为飞行器或用于移动气体或液体的风扇/泵提供动力，因此这些类型的应用利用相关联的螺旋桨或叶轮。通常，本主题发明包括一种cr轴向电动马达组件，其包括：中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于所述长轴；基座构件，中心轴的第一端配合到该基座构件；第一旋转构件，其通过第一轴承安装以允许围绕中心轴的长轴旋转，并且固定到一组电磁场线圈，该组电磁场线圈中的每个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第二旋转构件，其通过第二轴承安装以允许围绕中心轴的长轴旋转，并且轴固定到至少一组永磁体，该至少一组永磁体中的每个磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第一驱动构件，其附接到第一旋转构件并从其延伸；第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到电磁场线圈时，第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转；以及滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到电磁场线圈。另外，本主题的cr轴向马达还可包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。进一步地，在本主题的cr轴向电动马达中，中心轴以固定方式固定到基座构件，并且第一旋转构件和第二旋转构件围绕固定轴沿相反方向旋转，或者中心轴是中空的且固定到第一旋转构件，并且可旋转地安装到基座构件，并且第二旋转构件沿与中心中空轴和第一旋转构件相反的方向旋转。
37.而且，cr轴向电动马达组件可包括：中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于长轴；基座构件，中心轴的第一端非旋转地安装到该基座构件；第一旋转构件，其包括：支撑套筒，其环绕非旋转中心轴；第一轴承，其安装到支撑套筒，允许支撑套筒围绕中心轴旋转；支撑盘，其大致平行于中心轴的短轴附接到中心轴并且延伸远离中心轴；以及一组电磁场线圈，其以围绕中心轴的模式固定到支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第二旋转构件，其包括：支撑壳体，其环绕非旋转中心轴，具有大致平行于中心轴的短轴的相对的第一侧壁和第二侧壁，其中，第二侧壁具有孔口，该孔口以中心轴的长轴为中心并且足够大以容纳从滑环组件延伸到电磁场线圈的导线；第二轴承，其安装到支撑壳体的第一侧壁，允许支撑壳体围绕中心轴旋转；以及至少一组永磁体，其以围绕中心轴的模式固定到相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第一驱动构件，其附接到第一旋转构件并从其延伸；第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到电磁场线圈时，第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转；以及滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到电磁场线圈。本主题的cr轴向马达还包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
38.另外，本主题的cr轴向电动马达组件可包括：中心中空轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于长轴；基座构件；第一轴承，其安装到基座构件，中心
中空轴的第一端旋转地安装到该第一轴承中；
39.a、第一旋转构件，其包括：
40.i、支撑盘，其大致平行于中心轴的短轴附接到中心中空轴并延伸远离中心中空轴；和
41.ii、一组电磁场线圈，其以围绕中心中空轴的模式固定到支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；
42.b、第二旋转构件，其包括：
43.i、支撑壳体，其环绕中心中空轴，具有大致平行于中心轴的短轴的两个相对侧壁；
44.ii、第二轴承，其安装到支撑壳体，允许支撑壳体围绕中心中空轴旋转；和
45.iii、至少一组永磁体，其以围绕中心中空轴的模式固定到相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；
46.c、第一驱动构件附接区域，其定位为接近中心中空轴的第二端；
47.d、第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流被施加到电磁场线圈时，第一驱动构件附接区域和第二驱动构件按相反方向旋转；以及
48.e、滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一旋转构件和第二旋转构件沿相反方向旋转的同时经由穿过中心中空轴的导线从外部电源传递到电磁场线圈。
49.另外，本主题的cr轴向电动马达组件还可包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件附接区域；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
50.应当指出，存在本主题发明的若干稍微不同的实施方式：1)具有固定中心轴的cr轴向马达组件(固定中心轴在图1a中具有两组永磁体，在图1b中具有一组永磁体)；和2)具有旋转中心轴的cr轴向马达组件(旋转中心轴在图2a中具有两组永磁体，在图2b中具有一组永磁体)，两者都将在下面详细讨论。许多部件在两个实施方式之间是相同的。然而，显然，一些悬挂元件从一个悬挂元件重新布置到另一个悬挂元件，以允许两个相对旋转构件旋转。进一步地，用于产生旋转力的机电装置包括永磁体和电磁体，然而，如果期望，电磁体可以代替永磁体，并且各种类型的磁体的物理位置可以颠倒。仅出于示例性目的而非限制性地，在主题示例中使用永磁体结合电磁体。
51.如图1所示，本主题发明的第一实施方式包括cr轴向马达5，其中，基座构建10非旋转地固定到中心轴15。通常，基座10和中心轴由金属或金属合金制成，然而，天然和合成聚合物、陶瓷、玻璃和等效材料也被预期在本公开的范围内。进一步地，基座10和中心轴可制造为单个单元。中心轴15具有长轴16和垂直短轴17，该长轴具有第一端和第二端。轴的第一端通过标准手段(诸如胶合、固定螺钉、螺丝接合、焊接、铜焊、钎焊等)非旋转地固定(永久地或可拆卸地)到基座10。
52.主题发明的其余部件将以旋转或非旋转方式围绕中心轴构造。第一旋转构件通过第一轴承22和23绕中心轴15的长轴16安装到中心轴15。第一旋转构件包括支撑盘20，其附接到支撑套筒21并延伸远离支撑套筒，该支撑套筒环绕非旋转中心轴15并大致平行于中心轴的短轴17。轴承22和23将支撑套筒21旋转地固定到中心轴15。通常，支撑套筒21和支撑盘
20由合适的金属或金属合金制成，然而，天然和合成聚合物、陶瓷、玻璃和等效材料也被预期在本公开的范围内。
53.一组电磁场线圈25安装到支撑盘中。该组场线圈25以环绕中心轴15的模式布置，并且接近支撑盘20的中间到外周边缘径向向外位移。在各组所包括的场线圈15内的场线圈的所选数量取决于具体cr轴向马达的尺寸(多少将与支撑盘20的圆周物理地配合，并且提供期望的场密度)。各个场线圈25的磁场或磁通大致平行于中心轴15的长轴16延伸。场线圈25通过标准附接手段固定到支撑盘20。在示例性附图(图1a、图1b、图2a和图2b)中，示例性场线圈被配置成三相布置(三条导线70或170进入场线圈25，但是其他相布置被预期在本公开的范围内)。在cr轴向马达的操作期间，场线圈25、支撑套筒21和附接的支撑盘20都沿第一方向围绕中心轴15旋转。
54.第二旋转构件通过第二轴承32和33绕中心轴15的长轴16安装到中心轴15。第二旋转构件包括环绕非旋转中心轴15的支撑壳体30。支撑壳体30具有两个相对侧壁，该两个相对侧壁大致平行于中心轴短轴17并从中心轴15径向向外延伸。端部构件35连接支撑壳体30侧壁的外周边。支撑壳体30的侧壁的一侧具有以中心轴15的长轴16为中心的孔口36，并且直径足够大以容纳从滑环组件60延伸到电磁场线圈25的导线70。第二轴承32和33允许支撑壳体30在cr轴向马达操作时绕中心轴15旋转。
55.至少一组永磁体31(第一组)和31'(第二组)固定到支撑壳体的内表面。永磁体31和31’通过适当的手段固定，诸如胶合等。各组永磁体31和31’以圆形模式布置。图5示出了永磁体在支撑壳体30内的圆形布置。应当指出，图1a示出了两组永磁体31和31’，而图1b是仅描绘了一组永磁体31的实施方式。各个永磁体的磁场大致平行于中心轴15的长轴16延伸，从而结合电磁体31和31’产生驱动cr轴向马达所需的力。
56.第一驱动构件45附接到第一旋转构件的支撑套筒21并从其延伸(沿着中心轴15的长轴16)，并围绕中心轴15。该第一驱动构件45用作将cr轴向马达联接到外部使用装置的附接点。在示例性和描绘的外部使用装置中，螺旋桨安装件50与螺旋桨叶片55联接。
57.第二驱动构件40附接到第二旋转构件的支撑壳体30并从其延伸(沿着中心轴15的长轴16在与第一驱动构件45相反的方向上)。当在cr轴向马达的操作期间向电磁场线圈施加电流时，第一驱动构件和第二驱动构件沿相反的方向旋转。
58.在图1a中描绘的本主题cr轴向马达(cr轴向马达5)的另选实施方式是图1b所示的实施方式(cr轴向马达6)。两个实施方式非常类似(相同标号的元件)，除了cr轴向马达6仅具有一组永磁体31，而不是在支撑壳体30的侧壁上的两组。圆形板80连接到场线圈/绕组25的一侧。这种版本简化了cr轴向马达6的制造。
59.图2a和图2b描述了本主题发明的另外两个实施方式(cr轴向马达7和8)。它们具有中空的旋转中心轴105，而不是具有固定中心轴15，该旋转中心轴接近其第一端通过轴承110安装在基座构件100中。中空轴105允许来自滑环组件160的导线170行进穿过轴105的中空内部并且行进到电磁线圈/绕组125上。
60.第一旋转构件包括支撑盘120，其可以是中空的(导线170在其内部行进)或实心的(导线170在其外部行进)。多个场线圈/绕组125以一定的模式(通常为圆形并以中心轴105为中心)放置。
61.第二旋转构件通过两组轴承132和133安装在中心轴105上，并且包括具有两个相
对侧壁的支撑壳体130和在两个支撑壳体130侧壁之间延伸的端部构件135。实施方式7具有两组永磁体131和131’，它们安装在支撑壳体130的与侧壁相对的内表面上。
62.第一驱动构件附接区域141定位为接近中心轴105的第二端。螺旋桨附接联接器150在附接区域141处固定到中心轴105，并且延伸到螺旋桨叶片155中。
63.第二驱动构件140附接到支撑壳体130并从其延伸。第二驱动构件140通常为圆柱形式并且固定到螺旋桨附接联接器150并且固定到螺旋桨叶片155中。
64.图2b仅示出了支撑壳体130侧壁上的一组永磁体31，而不是两组。圆形板180连接到场线圈/绕组125的一侧。这种版本简化了cr轴向马达8的制造。
65.通常，电力输送装置(内部场线圈的外部电源)利用为场线圈/绕组供电的布线。根据场线圈/绕组的配置，一个或多个导线可与场线圈/绕组连通。三根导线(三相配置，但其它等效布线配置预期在本公开的范围内)出于示例性目的而描绘，并且从场线圈/绕组延伸到滑环组件，然后延伸到适当的电源上。除了滑环组件之外，可以利用其它等效的电力输送装置，包括但不限于导电轴承等。
66.如上所述，(本主题申请人的)国际公开wo 2018/106611中公开了一种用于将电流输送到任意(轴向或径向)cr马达(或其它旋转电气装置)的合适的滑环组件，并且此处将其全部并入本技术中以供参考。为了清楚起见，图3和图4中描绘了用于合适的滑环组件的一般配置。
67.具体地，在所有示例性附图(图1a至图4和图6至图11)中示出的电力输送装置是滑环组件60，其接近第一端和基座构件10围绕中心轴15固定。图3中示出了典型的滑环组件60/160，图4中描绘了具有油/润滑剂室310和油/润滑剂贮存器300的变化滑环组件60’/160’。
68.图3所示的滑环组件60/160版本假定三相cr轴向马达，但可针对任意相配置进行修改。滑环组件60/160包括一组进入导线65/165(来自外部电源)，其通过合适的孔口行进穿过周围壳体62。内部主轴61包括一系列导电或电绝缘盘。电绝缘盘200将进入相与接地输出隔离。(从电源)进入的导电盘205、206和207固定到导线65/165，而离开(到场线圈)的导电盘215、216和217固定到导线70/170。导电盘205在215上旋转，206在216上旋转，207在217上旋转。申请人已经发现(参见国际公开wo 2018/106611)，当一个或两个成对的进入和离开盘由包含油/润滑剂的烧结/多孔材料制成时，在从慢到快旋转期间可以传输大量功率(高电压和电流)，而不会显著磨损盘。合适的烧结/多孔材料是石墨青铜轴承合金(oilite)(可从许多标准来源获得的烧结青铜)等。
69.图4所示的滑环组件60’/160’版本包括针对滑环组件60/160所示的各种部件，除了这里存在附加的油/润滑剂室310和油/润滑剂贮存器300。在一些应用中，附加的油/润滑剂可能是有益的。在此，主轴61与壳体62配合以产生油/润滑剂室310和油/润滑剂贮存器。在一些应用中，室310对于附加的油/润滑剂可能是足够的，但是在其它情况下，可能需要附加的油/润滑剂并且经由供应管线或芯305从贮存器300供应附加的油/润滑剂。
70.电源用于向cr轴向马达组件供应合适量的电力(特定的cr轴向马达确定的安培数和电压水平)。另外，采用标准的且容易购买的电子速度控制器(esc)来控制进入的电力，以便以产生必要的磁斥力的模式来致动场线圈绕组，从而为旋转提供动力并发起旋转。
71.对于被制造为为飞行器或风扇提供动力的示例性cr轴向马达，与仅配备有单个螺
旋桨的传统/标准马达相比，本主题发明的差动或第一至第二螺旋桨反馈作用有助于解释具有两个内部差动耦合的螺旋桨的本主题发明的有效性或效率的一部分。第一螺旋桨上的叶片组遇到迎面而来的空气，并提高离开空气的速度。第二螺旋桨上的叶片组(从第一螺旋桨在桨距上切换以在相同方向上驱动周围介质)遇到第一螺旋桨加速的空气，这导致第二旋转构件更快地旋转，这又进一步加速第一旋转构件，并且内部差动耦合的两个旋转构件以比仅具有一个螺旋桨的马达更高的效率操作，该马达在旋转构件之间不提供协同反馈增强，如对于cr轴向版本看到的。
72.实验
73.仅出于实验性尝试和说明性目的，而非限制性地，制造cr轴向无人机电动马达组件。如果任一旋转构件停止，那么cr轴向马达作为仅具有一个旋转构件的传统/标准轴向马达操作。各个驱动构件固定到螺旋桨，其中一个螺旋桨的螺距与另一个螺旋桨的螺距相反，使得周围空气沿共同方向被引导经过cr轴向马达组件。
74.实验#1：
75.这些测试是用联接到相同螺旋桨的以下三种不同类型的马达进行的：1)来自rc定时器(rc timer)的标准马达(5010
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620kv，在rctimer.com和大多数短途旅行(hoppy)供应商店中找到)，具有一个螺旋桨；2)cr轴向马达，其具有与标准rc定时器马达(5010
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620kv)大致相同尺寸，其中一个螺旋桨保持固定(这模拟标准马达)；以及3)cr轴向马达，其具有与标准rc定时器马达(5010
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620kv)大致相同尺寸，具有两个相反旋转的螺旋桨。所有运行都是在22℃室温下。
76.如果我们选择22.3伏和16.00安培用于仅一个螺旋桨旋转(另一个保持固定)的cr轴向马达与两个螺旋桨沿相反方向旋转的cr轴向马达，则当比较以克每瓦特(g/w)为单位的马达效率时，具有两个螺旋桨的cr轴向马达效率高大约24％。强调的是，被测试的原型cr轴向马达是手工制造的，并且无疑将通过应用机器制造的公差而变得更高效。
77.本主题技术的若干实施方式被预期在本公开的范围内，并且包括一种cr轴向电动马达组件，其包括：中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于长轴；基座构件，中心轴的第一端配合到该基座构件；第一旋转构件，其通过第一轴承安装以允许围绕中心轴的长轴旋转，并且固定到一组电磁场线圈，该组电磁场线圈中的每个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第二旋转构件，其通过第二轴承安装以允许围绕中心轴的长轴旋转，并且轴固定到至少一组永磁体，该至少一组永磁体中的每个磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第一驱动构件，其附接到第一旋转构件并从其延伸；第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到电磁场线圈时，第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转；以及滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到电磁场线圈。
78.另外实施方式还包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
79.另一实施方式具有以固定方式固定到基座构件的中心轴，并且第一旋转构件和第二旋转构件围绕固定轴沿相反方向旋转。
80.又一实施方式具有中心轴，其是中空的且固定到第一旋转构件，并且可旋转地安装到基座构件，并且第二旋转构件沿与中心中空轴和第一旋转构件相反的方向旋转。
81.再一实施方式是一种cr轴向电动马达组件，其包括：中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于长轴；基座构件，中心轴的第一端非旋转地安装到该基座构件；第一旋转构件，其包括：支撑套筒，其环绕非旋转中心轴；第一轴承，其安装到支撑套筒，允许支撑套筒围绕中心轴旋转；支撑盘，其大致平行于中心轴的短轴附接到支撑套筒并且延伸远离支撑套筒；以及一组电磁场线圈，其以围绕中心轴的模式固定到支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第二旋转构件，其包括：支撑壳体，其环绕非旋转中心轴，具有大致平行于中心轴的短轴的相对的第一侧壁和第二侧壁，其中，第二侧壁具有孔口，该孔口以中心轴的长轴为中心并且足够大以容纳从滑环组件延伸到电磁场线圈的导线；第二轴承，其安装到支撑壳体的第一侧壁，允许支撑壳体围绕中心轴旋转；以及至少一组永磁体，其以围绕中心轴的模式固定到相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第一驱动构件，其附接到第一旋转构件并从其延伸；第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到电磁场线圈时，第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转；以及滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一驱动构件和第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到电磁场线圈。
82.再一实施方式包括：添加：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
83.一个或多个实施方式是一种cr轴向电动马达组件，其包括：中心中空轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于长轴；基座构件；第一轴承，其安装到基座构件，中心中空轴的第一端旋转地安装到该第一轴承中；第一旋转构件，其包括：支撑盘，其大致平行于中心轴的短轴附接到中心中空轴并延伸远离中心中空轴；和一组电磁场线圈，其以围绕中心中空轴的模式固定到支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第二旋转构件，其包括：支撑壳体，其环绕中心中空轴，具有大致平行于中心轴的短轴的两个相对侧壁；第二轴承，其安装到支撑壳体，允许支撑壳体围绕中心中空轴旋转；和至少一组永磁体，其以围绕中心中空轴的模式固定到相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于中心轴的长轴延伸；第一驱动构件附接区域，其定位为接近中心中空轴的第二端；第二驱动构件，其附接到第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流被施加到电磁场线圈时，第一驱动构件附接区域和第二驱动构件按相反方向旋转；以及滑环组件，其围绕中心轴接近第一端和基座构件固定，其中，滑环组件便于电流在第一旋转构件和第二旋转构件沿相反方向旋转的同时经由穿过中心中空轴的导线从外部电源传递到电磁场线圈。
84.最后，实施方式还可包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到第一驱动构件附接区域；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到第二驱动构件，其中，第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
85.此处可以参考根据本技术的实施方式的方法和系统的流程图图示和/或也可以被
实施为计算机程序产品的规程、算法、步骤、运算、公式或其他计算描述来描述本技术的实施方式。在这点上，流程图的各个方框或步骤和流程图中的方框(和/或步骤)的组合、以及任何规程、算法、步骤、运算、公式或计算描述，都可以通过各种装置来实施，诸如包括以计算机可读程序代码具体实施的一个或多个计算机程序指令的硬件、固件和/或软件。如将理解的，任何这种计算机程序指令可以由一个或多个计算机处理器执行，包括但不限于通用计算机或专用计算机或产生机器的其他可编程处理设备，使得在计算机处理器或其他可编程处理设备上执行的计算机程序指令创建用于实施指定功能的装置。
86.因此，此处描述的流程图的方框、以及规程、算法、步骤、运算、公式或计算描述支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的步骤的组合以及用于执行指定功能的计算机程序指令(诸如具体实施在计算机可读程序代码逻辑装置中)。还将理解，流程图图示的各个方框以及此处描述的任何规程、算法、步骤、运算、公式或计算描述及其组合，可以通过执行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统、或专用硬件和计算机可读程序代码的组合来实施。
87.此外，这些计算机程序指令(诸如具体实施在计算机可读程序代码中)还可以被存储在一个或多个计算机可读存储器或存储装置中，该存储器或存储装置可以引导计算机处理器或其他可编程处理设备以特定方式来起作用，使得在计算机可读存储器或存储装置中存储的指令产生制品，该制品包括实施在流程图的方框中指定的功能的指令装置。计算机程序指令还可以由计算机处理器或其他可编程处理设备来执行，以使得在计算机处理器或其他可编程处理设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施的处理，使得在计算机处理器或其他可编程处理设备上执行的指令提供用于实施在流程图的方框、规程、算法、步骤、运算、公式或计算描述中指定的功能的步骤。
88.还将理解，如此处使用的术语“编程”或“可执行程序”是指可以由一个或多个计算机处理器执行来执行如此处描述的一个或多个功能的一个或多个指令。指令可以在软件、固件或软件和固件的组合中来具体实施。指令可以存储在永久介质中的装置本地，或者可以远程存储，诸如存储在服务器上，或者全部或部分指令可以本地和远程存储。远程存储的指令可以通过用户发起或基于一个或多个因素自动下载(推送)到装置。
89.还将理解，如此处使用的，术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、中央处理单元(cpu)以及计算机被同义地用来表示能够执行指令并与输入/输出接口和/或外围装置进行通信的装置，并且术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、cpu以及计算机旨在包含单个或多个装置、单核和多核装置及其变体。
90.根据此处的描述，将理解，本公开包含多个实施方式，这些实施方式包括但不限于以下实施方式：
91.1、一种反向旋转(cr)轴向电动马达组件，包括：(a)中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于所述长轴；(b)基座构件，所述中心轴的第一端配合到该基座构件；(c)第一旋转构件，其通过第一轴承安装以允许围绕所述中心轴的长轴旋转，并且固定到一组电磁场线圈，该组电磁场线圈中的每个场线圈的磁场大致平行于所述中心轴的所述长轴延伸；(d)第二旋转构件，其通过第二轴承安装以允许围绕所述中心轴的长轴旋转，并且轴固定到至少一组永磁体，该至少一组永磁体中的每个磁体的磁场大致平行于所述中心轴的所述长轴延伸；(e)第一驱动构件，其附接到所述第一旋转构件并从其延
伸；(f)第二驱动构件，其附接到所述第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到所述电磁场线圈时，所述第一驱动构件和所述第二驱动构件沿相反方向旋转；以及(g)滑环组件，其围绕所述中心轴接近所述第一端和所述基座构件固定，其中，所述滑环组件便于所述电流在所述第一驱动构件和所述第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到所述电磁场线圈。
92.2、根据任意前述或以下实施方式的cr轴向马达，还包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到所述第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到所述第二驱动构件，其中，所述第一螺旋桨叶片和所述第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
93.3、根据任意前述或以下实施方式的cr轴向电动马达，其中，所述中心轴以固定方式固定到所述基座构件，并且所述第一旋转构件和所述第二旋转构件围绕所述固定轴沿相反方向旋转。
94.4、根据任意前述或以下实施方式的cr轴向电动马达，其中，所述中心轴是中空的且固定到所述第一旋转构件，并且可旋转地安装到所述基座构件，并且所述第二旋转构件沿与所述中心中空轴和所述第一旋转构件相反的方向旋转。
95.5、一种cr轴向电动马达组件，包括：(a)中心轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于所述长轴；(b)基座构件，所述中心轴的第一端非旋转地安装到该基座构件；(c)第一旋转构件，其包括：(i)支撑套筒，其环绕所述非旋转中心轴；(ii)第一轴承，其安装到所述支撑套筒，允许所述支撑套筒围绕所述中心轴旋转；(iii)支撑盘，其大致平行于所述中心轴的短轴附接到所述支撑套筒并且延伸远离所述支撑套筒；以及(iv)一组电磁场线圈，其以围绕所述中心轴的模式固定到所述支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于所述中心轴的长轴延伸；(d)第二旋转构件，其包括：(i)支撑壳体，其环绕所述非旋转中心轴，具有大致平行于所述中心轴的短轴的相对的第一侧壁和第二侧壁，其中，所述第二侧壁具有孔口，该孔口以所述中心轴的长轴为中心并且足够大以容纳从滑环组件延伸到所述电磁场线圈的导线；(ii)第二轴承，其安装到所述支撑壳体的第一侧壁，允许所述支撑壳体围绕所述中心轴旋转；以及(iii)至少一组永磁体，其以围绕所述中心轴的模式固定到所述相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于所述中心轴的长轴延伸；(e)第一驱动构件，其附接到所述第一旋转构件并从其延伸；(f)第二驱动构件，其附接到所述第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流施加到所述电磁场线圈时，所述第一驱动构件和所述第二驱动构件沿相反方向旋转；以及(g)所述滑环组件，其围绕所述中心轴接近所述第一端和所述基座构件固定，其中，所述滑环组件便于所述电流在所述第一驱动构件和所述第二驱动构件沿相反方向旋转的同时从外部电源传递到所述电磁场线圈。
96.6、根据任意前述或以下实施方式的cr轴向马达，还包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到所述第一驱动构件；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到所述第二驱动构件，其中，所述第一螺旋桨叶片和所述第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
97.7、一种cr轴向电动马达组件，包括：(a)中心中空轴，其具有长轴和短轴，该长轴具有第一端和第二端，短轴垂直于所述长轴；(b)基座构件；(c)第一轴承，其安装到所述基座构件，所述中心中空轴的第一端旋转地安装到该第一轴承中；(d)第一旋转构件，其包括：
(i)支撑盘，其大致平行于所述中心轴的短轴附接到所述中心中空轴并延伸远离所述中心中空轴；和(ii)一组电磁场线圈，其以围绕所述中心中空轴的模式固定到所述支撑盘，其中各个场线圈的磁场大致平行于所述中心轴的长轴延伸；(e)第二旋转构件，其包括：(iii)支撑壳体，其环绕所述中心中空轴，具有大致平行于所述中心轴的短轴的两个相对侧壁；(iv)第二轴承，其安装到所述支撑壳体，允许所述支撑壳体围绕所述中心中空轴旋转；和(v)至少一组永磁体，其以围绕所述中心中空轴的模式固定到所述相同的支撑壳体侧壁，其中各个永磁体的磁场大致平行于所述中心轴的长轴延伸；(f)第一驱动构件附接区域，其定位为接近所述中心中空轴的第二端；(g)第二驱动构件，其附接到所述第二旋转构件并从其延伸，其中，当电流被施加到所述电磁场线圈时，所述第一驱动构件附接区域和所述第二驱动构件按相反方向旋转；以及(h)滑环组件，其围绕所述中心轴接近所述第一端和所述基座构件固定，其中，所述滑环组件便于所述电流在所述第一旋转构件和所述第二旋转构件沿相反方向旋转的同时经由穿过所述中心中空轴的导线从外部电源传递到所述电磁场线圈。
98.8、根据任意前述或以下实施方式的cr轴向马达，还包括：具有两个或更多个叶片的第一螺旋桨，其附接到所述第一驱动构件附接区域；和具有两个或更多个叶片的第二螺旋桨，其附接到所述第二驱动构件，其中，所述第一螺旋桨叶片和所述第二螺旋桨叶片的螺距被选择成迫使周围介质沿共同方向移动经过cr轴向马达。
99.如此处使用的，单数形式“一”、“一个”可以包括复数参考，除非上下文另外清楚指示。对单数形式的对象的参考不旨在意指“一个且仅一个”，除非明确地这样陈述，相反意指“一个或多个”。
100.如此处使用的，术语“集合”是指一个或多个对象的集合。由此，例如，对象的集合可以包括单个对象或多个对象。
101.如此处使用的，术语“大致”和“大约”用于描述和说明小变化。当与事件或情况结合使用时，这些术语可以指事件或情况精确发生的情况以及事件或情况非常接近的发生的情况。当与数值结合使用时，这些术语可以指小于或等于该数值的
±
10％的变化范围，诸如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％或小于或等于
±
0.05％。例如，“大致”对齐可以指小于或等于
±
10
°
的角度变化范围，诸如小于或等于
±5°
、小于或等于
±4°
、小于或等于
±3°
、小于或等于
±2°
、小于或等于
±1°
、小于或等于
±
0.5
°
、小于或等于
±
0.1
°
或小于或等于0.05
°
。
102.另外，数量、比率以及其他数值在此处有时可以以范围格式呈现。应理解，这种范围格式是为了方便和简洁而使用，并且应该灵活地理解为包括明确指定为范围限制的数值，但也包括该范围内包含的所有单独数值或子范围，就好像每个数值和子范围被明确指定。例如，在大约1到大约200范围内的比率应被理解为包括明确列举的大约1和大约200的极限，但也包括单独的比率(诸如大约2、大约3以及大约4)以及子范围(诸如大约10到大约50、大约20大约100等)。
103.虽然此处的描述包含许多细节，但这些细节不应被解释为限制本公开的范围，而仅仅是提供一些当前优选实施方式的图示。因此，将理解，本公开的范围完全包含对于本领域技术人员可以变得明显的其他实施方式。
104.为本领域普通技术人员所知的所公开实施方式的元件的所有结构和功能等同物
在此处以引证的方式明确并入且旨在由当前权利要求包含。此外，不管本公开中的元件、部件或方法步骤是否在权利要求中明确列举，该元件、部件或方法步骤都不旨在专用于公众。此处没有权利要求的元素要被解释为“装置加功能”元素，除非元素使用短于“用于
……
的装置”来明确列举。此处没有权利要求的元素要被解释为“步骤加功能”元素，除非元素使用短于“用于
……
的步骤”来明确列举。
105.表#1
106.具有一个螺旋桨的rc定时器马达
[0107][0108]
表#2
[0109]
具有一个螺旋桨(另一个螺旋桨保持固定)的cr轴向马达
[0110][0111]
表#3
[0112]
具有两个螺旋桨的cr轴向马达
[0113]