CN108859731A - 带有集成式轮内冷却的无线轮内电动组件及结合有该组件的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种无线轮内电动机组件，具有：车轮；设置在车轮内的电动机，所述电动机包括定子和转子；设置在车轮内的接收线圈，其可操作地接收无线传输的能量；设置在车轮内的第一转换器，其电联接于接收线圈并且可操作地将来自接收线圈的无线传输的能量转换成直流；设置在车轮内的逆变器电路，其电联接于转换电路和电动机并且可操作地为电动机供电。无线轮内电动机组件还包括设置在车轮内的冷却系统，其包括：微型泵，其可操作地泵送冷却剂；流体管线，其可操作地使冷却剂流过转换电路和逆变器电路中的至少一者附近；以及热交换器，其可操作地接收加热的冷却剂并且将热量消散到环境中。

Description

带有集成式轮内冷却的无线轮内电动组件及结合有该组件的 车辆
技术领域
本说明书概括来说涉及用于推进车辆的无线供电的电动机，更特别地涉及结合有集成式冷却系统的无线供电的电动机。
背景技术
一些车辆通过电动机提供动力。这些电动机可将来自电池或其他来源的电能转换成机械能，以使一个或多个车轮转动。通常，用于将电能转换成机械能的电动装置会产生热量，因而可能需要热量去除部件。电动机本身也产生热量。因此，转换电能的电动装置以及电动机本身应通过冷却系统、例如液体冷却系统进行冷却，由此冷却剂流过电动装置和/或电动机以从电动装置和/或电动机去除热能。
在许多电动车辆中，电动机以及驱动电子器件设置在电动车辆的罩下面，由此替换传统的内燃机。电动车辆的盖下面的位置具有用于冷却系统的充足空间。
然而，在一些电动车辆中，电动机位于车轮本身内。传统的轮内电动机需要导线穿过车辆的本体和轮内电动机之间。另外，还需要流体管线以使冷却剂流过电动车辆的本体中的热交换器和轮内电动机之间。
在车辆运行期间，电动车辆的本体和轮内电动机之间的环境可能是恶劣的，使得导线和流体管线容易受到损坏。无线轮内电动机通过无线地将电能从车辆的本体传输至轮内电动机而剔除了对导线的需要。例如，可以使用初级线圈和次级线圈来无线地传输电能。
然而，设置在车轮内的驱动电子器件和无线轮内电动机仍然需要冷却，因此仍然需要在电动车辆的本体和无线轮内电动机之间的恶劣环境中的流体管线。因此，即使无线轮内电动机不需要电导线，但仍然需要流体管线。
因此，替代的无线轮内电动机是所希望的。
发明内容
在一个实施例中，一种无线轮内电动机组件包括：车轮；设置在车轮内的电动机，所述电动机具有定子和转子；接收线圈，所述接收线圈可操作地接收无线传输的能量。在实施例中，所述接收线圈设置在车轮内。该组件进一步包括第一转换器，其电联接于所述接收线圈并可操作地将来自接收线圈的无线传输的能量转换成直流，所述转换器设置在车轮内。该组件还包括逆变器电路，其电联接于转换电路和电动机，逆变器可操作地为电动机供电并设置在车轮内。该组件进一步包括设置在车轮内的冷却系统，所述冷却系统包括：微型泵，其可操作地泵送冷却剂；流体管线，其可操作地使冷却剂流过转换电路和逆变器电路中的至少一个附近；以及热交换器，其可操作地接收被加热的冷却剂并将热量消散到环境中。
在另一个实施例中，一种车辆包括：一个或多个电池；发射线圈，其电联接于所述一个或多个电池并可操作地发射无线传输的能量；和无线轮内电动机组件，所述无线轮内电动机组件包括：车轮；设置在车轮内的电动机，所述电动机包括定子和转子；接收线圈，其可操作地接收来自发射线圈的无线传输的能量；第一转换器，其电联接于所述接收线圈并可操作地将来自接收线圈的无线传输的能量转换成直流，其中所述转换器设置在车轮内；逆变器电路，其电联接于转换电路和电动机，其中逆变器可操作地为电动机供电并设置在车轮内；和冷却系统。所述冷却系统包括：微型泵，其可操作地泵送冷却剂；流体管线，其可操作地使冷却剂流过转换电路和逆变器电路中的至少一个附近；以及热交换器，其可操作地接收被加热的冷却剂并将热量消散到环境中。
由本文所描述的实施例提供的这些和其他特征将结合附图通过接下来的详细描述而更加全面地得以理解。
附图说明
附图中所阐释的实施例本质上是说明性和示例性的，其不意于限制由权利要求限定的主题。通过结合附图阅读，可以理解说明性实施例的下列详细描述，其中相似的结构用相似的附图标记表示并且其中：
图1A示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的具有示例性无线供电的轮内电动机组件的车辆的一部分；
图1B示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的图1A的车辆的无线能量传送电子系统；
图2示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的图1A的车辆的无线供电的轮内电动机组件的部件；
图3示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的示例性无线供电的轮内电动机组件的分解图；
图4示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的图3的示例性无线供电的轮内电动机组件的示例性冷却系统的分解图；
图5A示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的图4的冷却系统的歧管板的示例性冷却通道的俯视图；和
图5B示意性地示出了根据本文所述和所示的一个或多个实施例的图4的冷却系统的歧管板的示例性冷却通道的侧视图。
具体实施方式
本公开的实施例涉及具有集成式冷却系统的无线轮内电动机组件。因此，本文所述的无线轮内电动机组件具有无线电动机、驱动电子器件形式的热产生部件(例如提供逆变器和转换器功能的半导体装置)以及集成式冷却系统，所有这些都保持在车轮内。因此，本文所述的无线轮内电动机组件不需要包括位于车辆的本体和轮内电动机之间的电导线和流体管线两者。特别地，包括本文所述的无线轮内电动机组件的电动车辆可以不需要位于车轮和车辆之间的电连接，因为无线能量横跨车体和车轮之间的气隙而被传送。另外，由于冷却系统被内装在车轮内，冷却剂只在车轮内流动，不需要在无线轮内电动机和车辆的本体之间来回地传送。
现在参考图1A，示出了示例性车辆10的一部分。示例性车辆10包括具有框架12的主体11和一个或多个车轮104。贯穿整个说明书，所述一个或多个车轮104可互换地指代单数形式的“该”车轮104或复数形式的“所述一个或多个”车轮104。因此，示例性车辆10可包括本文所述的一个或多个车轮。示例性车辆10机械地和电气地联接于所述一个或多个车轮104。通过利用一个或多个转向臂16、一个或多个支柱18、一个或多个弹簧20或一个或多个用于机械地将车轮联接于车辆的其他部件，该车轮104可机械地联接于框架12的悬架14。转向臂16可以连接到传动系(未示出)，并且可以连接到方向盘(未示出)或其他部件以转动车轮104从而使示例性车辆10转向。车轮104可以包括转向节102，用于将转向臂16、支柱18、一个或多个弹簧20或其他部件联接到车轮104，并且使得车轮104能够相对于示例性车辆10旋转。转向节102可包含轮毂(未示出)或主轴(未示出)，并且允许车轮104相对于示例性车辆10旋转运动。车轮104可以通过一个或多个弹簧20机械地联接到示例性车辆10的框架12，以便使得车轮104和示例性车辆10之间能够在车辆竖直方向上相对运动。通过转向节102与转向臂16、支柱18和弹簧20之间的附接，车轮104可以相对于示例性车辆10固定在前后方向上。在一些实施例中，车轮包括轮胎103。轮胎103可以包括用于增加牵引力和稳定性的胎面，并且通常可以由橡胶或合成橡胶物质形成。
车轮104是无线轮内电动组件100的部件，无线轮内电动组件包含用于为电动机供电的各个部件和系统，下面将对此进行更详细的描述。在车轮104的实施例中，整个无线轮内电动组件100被容纳在车轮104内，使得车轮104由内装组件提供动力。此外，示例性车辆10的一个或多个车轮104包括用于在示例性车辆10和无线轮内电动组件100之间无线传送能量的无线能量传送电子系统105。
现在参考图1B，示例性车辆10包括在主体11中的一个或多个电池108。贯穿整个说明书，所述一个或多个电池108可互换地指代单数形式的“该”电池108或复数形式的“所述一个或多个”电池108。该电池108是可再充电的，并且可以以直流(DC)形式向示例性车辆10的一个或多个部件提供电力。电池108可以是铅酸电池、镍金属氢化物、锂离子电池或适用于车辆应用的任何其他类型的电池。
如图1B所示，电池108电联接到发射线圈107，使得电池向无线能量传送电子系统105的发射线圈107提供电能。发射线圈107将交流(AC)电能横跨气隙109无线传输给无线能量传送电子系统105的接收线圈106上，以便为无线轮内电动组件100的部件供电，正如下面更详细描述的那样。无线轮内电动组件100的各个部件将电能转换成机械能，以便推进示例性车辆10。
如本文所使用的，“无线能量传输”是指在不使用诸如电线或电缆之类的导电介质的情况下将电能从电源或储能器(例如电池)传输给诸如无线轮内电动组件100的电负载。无线能量传送电子系统105可以使用电子波或电磁波的时变电场、磁场或电磁场。如图1B所示，发射线圈107将电能转换成场能量110，并横跨气隙109传输场能量110，使得场能量110可以通过车轮104中的部件转换回电能，从而为车轮104提供动力。
无线能量传送电子系统105可使用近场或远场技术来无线传送能量。可以提供任何已知的或尚未开发的用于无线能量传输的装置。作为非限制性的例子，无线能量传送电子系统105可以使用电感耦合、谐振电感耦合、电容耦合、磁动态耦合或一些其他方式来横跨气隙109传送电能。示例性车辆10可以装备有任何数量的发射线圈107，使得示例性车辆10上的多个位置可用于一次向多于一个的车轮104无线传输电力。在一些实施例中，示例性车辆10是四轮车辆，并且示例性车辆10具有四个发射线圈107(例如，两个前轮，两个后轮，如标准四轮车辆那样)，用于向四个无线轮内电动组件100传输电能，从而推进示例性车辆10，如下面所述的那样；然而，实施例不局限于此。在其他实施例中，示例性车辆10可具有一个或多个车轮，例如，在具有两个车轮的摩托车中，其中一个或两个车轮具有无线轮内电动组件100，或者在三轮车中，其中一个或多个车轮包括无线轮内电动组件100。可以想到其中车辆的所有或没有或一些车轮被无线供电的实施例。
现在参考图2，将更详细地描述无线能量传送电子系统105。容纳在示例性车辆10的主体11中的电池108电联接至一个或多个初级逆变器112。贯穿整个说明书，所述一个或多个初级逆变器112可以互换地指代单数形式的“该”初级逆变器112或复数形式的“所述一个或多个”初级逆变器112。电池108可以电联接到初级逆变器112，用于将来自电池108的直流(DC)功率转换成AC功率，以便由一个或多个发射线圈107进行传输。在DC-AC转换之后，AC功率可以从发射线圈107传输给无线能量传送电子系统105的一个或多个接收线圈106。贯穿整个说明书，所述一个或多个接收线圈106可以互换地指代单数形式的“该”接收线圈106或复数形式的“所述一个或多个”接收线圈106。电池108向初级逆变器112提供足够的电力，使得发射线圈107可以横跨气隙109传输电能。
接收线圈106接收横跨气隙109无线传输的电能。接收线圈106电联接至一个或多个次级转换器113。贯穿整个说明书，所述一个或多个次级转换器113可以互换地指代单数形式的“该”次级转换器113或复数形式的“所述一个或多个”次级转换器113。次级转换器113将来自接收线圈106的AC功率转换成DC功率，以便通过一个或多个次级逆变器114转换成AC功率。
次级转换器113电联接至次级逆变器114，次级逆变器可操作地将AC功率提供给无线轮内电动组件100。在一些实施例中，次级逆变器114被配置为用于控制输送给电动机115的AC功率的脉宽调制(PWM)电路。次级逆变器114可以包括一个或多个功率电子器件，用于切换DC功率以将DC功率转换成AC功率，例如但不限于，逆变器栅双极晶体管(IGBT)和金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件。
仍然参考图2，无线轮内电动组件100的一些实施例包括一个或多个降压(buck)转换器128。降压转换器128可以电联接至次级转换器113，用于将来自次级转换器的电压降到合适的水平，以便为无线轮内电动组件100的一个或多个辅助电子器件供电。例如，无线轮内电动组件100的一些实施例可以包括微型泵129，用于泵送冷却剂通过车轮104的各个部件以便冷却这些部件。这种微型泵129可能需要与由次级转换器113提供给次级逆变器114的电压不同的电压，在一些实施例中，可能需要更低的电压。此外，在车轮104的一些实施例中，风扇130(也示于图3中)可用于使空气横穿一个或多个部件循环。在这些实施例中，降压转换器128可以以适当的电压向辅助电子器件提供电力。降压转换器128可以通过诸如铜线之类的导电线电联接至所述一个或多个辅助电子器件。
电动机115可以是任何类型的AC或DC供电的电动机。在一些实施例中，无线轮内电动组件100是三相六极鼠笼式电动机。参考图3，电动机115包括转子116和定子118。在一些实施例中，转子116围绕定子118。在一些实施例中，定子118围绕转子116。如图4所示，定子118包括定子本体120和在定子本体120内的一个或多个定子极121。为了清楚起见，只描绘了一个定子极121，其在定子118的整个宽度W上延伸。每个定子极121可以包括含铁材料或其他导磁材料和磁通量产生装置，磁通量产生装置例如为定子线圈，其可以围绕每个定子极121缠绕。定子本体120不需要具有圆形外横截面(尽管一些实施例具有这样的横截面)，而是可以以任何合适的布置方式配置以支撑定子极121。
在所描绘的特定实施例中，来自次级逆变器114的模拟三相AC中的单个相被施加至两个相对的定子极121。如本领域技术人员所理解的，三相电流中的每一相将在随后的定子极121中旋转地达到峰值，以产生旋转磁场。旋转磁场将同步地牵引相关的转子极在转子116上产生转矩，所述转子机械地联接于车轮104，如下所述。
再次参考图3，电动机115的转子116具有支撑多个转子极(未示出)的转子本体122。在一些实施例中，转子极的数量与定子极121的数量相等，使得当电动机115运行时，每个转子极与定子极121对准。在转子116围绕定子118的实施例中，转子116可操作地围绕定子本体120旋转，例如在通过定子线圈适当地激励定子极121时。转子116机械地联接至轴承126的径向向外的座圈125。轴承126可以被配置成使得径向向外的座圈125能够绕车轮104的轴旋转，该轴用虚线127示意性地描绘。以这种方式，转子116可旋转地联接到车轮104的轴。车轮104的轴通过机械连接件(例如上述的转向臂16)相对于车辆可旋转地(以及其他方式)固定。这容许转子116旋转运动，进而容许车轮104和轮胎103相对于示例性车辆10和无线轮内电动组件100的其他部件旋转运动。
如上所述，车轮104可以包括转向节102。转向节102可以包括一个或多个转向节臂131，用于将车轮104附接到示例车辆10。转向节臂131可以机械地联接于弹簧20、转向臂16或支柱18，如图1A所示。转向节102的一些实施例可以包括中心孔，用于允许无线轮内电动组件100的各个部件通过。例如，如图1A所示，接收线圈106可以包括在转向节102和示例性车辆10的主体11之间穿过转向节102的中心孔凸出的壳体的面向内的表面。
参考图3和图4，在一些实施例中，转向节102在其面向外的表面处机械地联接至电子罩132，所述电子罩用于容纳位于功率电子板152上的无线轮内电动组件100的各个电气部件。一些实施例还可以包括风扇130，其旋转以迫使空气通过无线轮内电动组件100。电子罩132可以保护各种电子设备，例如次级转换器113、次级逆变器114和其他部件，免受湿气、泥、碎屑、灰尘和其他物质的影响，这些物质可能会损坏电子设备，车轮104的部件在示例性车辆10运行期间可能会暴露于所述电子设备，并且可以联接至功率电子板152。功率电子板152可以包括一个或多个功率电子面板134，如图4所示，包括一个或多个印刷电路板(PCB)和/或其他各种电子设备以执行本文所述的各种功能，正如本领域技术人员将理解的那样。无线轮内电动组件100的一些实施例可以包括歧管板154。歧管板154可以定位在定子板156和功率电子板152之间，以便向定子118和/或功率电子面板134提供冷却剂。
参考图4，现在将描述无线轮内电动组件100的冷却系统150。示例性冷却系统150可以包括冷却板，例如功率电子板152、歧管板154和定子板156。在一些实施例中，功率电子板152、歧管板154和定子板156的特征通过各种冷却管线(作为非限制性示例，例如塑料管或橡胶管)流体地联接，用于使用一个或多个上述的微型泵129将冷却剂泵送至这些板上的各个部件。在一些实施例中，各种冷却板是直接流体地和机械地联接的，不使用除板上的流体管线之外的管或其他部件。
微型泵129可以是任何类型的足以使冷却剂移动通过冷却系统150的各个管线和通道的泵。作为非限制性示例，微型泵129可以是往复泵，例如齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、叶片泵或再生泵。作为另一非限制性示例，微型泵129可以是容积式泵，例如活塞泵。微型泵129具有至少一个入口和至少一个出口，并且在所述至少一个入口和所述至少一个出口上产生正压差，使得在泵的出口处的压力较高。泵的出口为用于冷却系统150的其他部件的供给源。微型泵129足够小，以完全容纳在无线轮内电动组件100中。如上所述，微型泵129可以通过降压转换器128或其他一些装置供电。
此外，冷却系统150可包括一个或多个散热器144，用于排出由各部件产生并在冷却剂流经发热部件或发热部件附近时被冷却剂吸收的热量。这样的热量可以被排放到环境或被排放到一个或多个外部冷却系统。在一个实施例中，散热器144安装在功率电子板152的面向内的表面149上。如本文所使用的，术语“面向内”和“面向外”(或简称“向内”或“向外”或“内”或“外”)表现出在大多数车辆中使用的关于车辆中心线(或轴线)的一般对称性，因此是指参考车辆的中心线的车辆向内或向外的方向。散热器可以在功率电子板152的表面上呈任何形状，例如沿着该板的表面的环或带。如图4所示，散热器144可以通过供应集管136和回流集管138流体地联接于所述板。供应集管136可以将已被散热器144冷却了的冷却的冷却剂输送至各个部件，例如发热部件和电动机115。继而，回流集管138可以使加热的冷却剂从各部件回流。
冷却系统150的各个板将冷却剂分配到无线轮内电动组件100的发热部件，例如上述的定子极121和功率电子电路。在所示的示例性实施例中，无线轮内电动组件100包括三个板：功率电子板152、歧管板154和定子板156，但是实施例不局限于此。例如，定子板156可以是定子本体120的整体部分。其它实施例可以包括用于在定子118和散热器144之间输送流体的各个不同歧管。各个板可以由任何合适的材料制成，例如金属或塑料。通常可以根据耐久性和从发热部件消散热量的能力来选择材料。例如，构成定子板156的材料可以根据其从定子极121传导走热量的能力来选择。各个板可以用任何合适的方式联接，例如钎焊、熔接、粘接、螺钉或任何其他合适的手段。
仍然参考图4，在一些实施例中，功率电子板152包括供应端口141。功率电子板152的供应端口141流体地联接至散热器144的冷却剂出口148，该冷却剂出口在图4的插图中示意性地示出。供应端口141联接到功率电子板152上的一个或多个供应通道158。供应通道158流体地联接到一个或多个冷板142，其在下面将更详细地描述。冷板142热联接至一个或多个功率电子面板134。冷板142可以从功率电子面板134的发热部件(例如次级逆变器114)去除热量，以冷却如下所述的发热部件。功率电子板152还包括功率电子排出管线160。功率电子排出管线160在开口161处相遇。
功率电子板152中的开口161流体地联接至歧管板154的开口170。在一些实施例中，歧管板154的面向外的表面162可以机械地和流体地联接到定子板156的面向内的表面157。在这样的实施例中，歧管板154的面向外的表面162包括外通道166和内通道168。外通道166机械地和流体地联接到穿过定子极121的一个或多个供应通道172。外通道166可以相对于中心轴具有与供应通道172相同的半径，并且经过一个或多个定子铁芯174，使得流经外通道166的流体被引导通过供应通道172，以流过定子铁芯174并从定子铁芯174去除热量。每个定子铁芯174可以贯穿定子板156的整个宽度W。定子铁芯174还可以包括回流通道176，用于将冷却剂通过定子铁芯174回流。供应通道172和回流通道176可以在定子板156的面向外的表面159处流体地联接。定子板156的面向外的表面159可以包括流体联接机构，用于将流经供应通道172的冷却剂重新定向至回流通道176，例如管道或盖板(未示出)。在供应通道172和回流通道176之间的任何正压力梯度则将致使冷却剂流经供应通道172至回流通道176，并经由流体联接机构回流到回流集管138。
特别地，在定子板156的面向外的表面159处重新定向的冷却剂通过贯穿定子铁芯174的回流通道176回流至内通道168。内通道168包括用于将内通道168联接至回流集管138的开口180，以便使加热的冷却剂回流到散热器144。回流集管138可以包括贯穿功率电子板152的开口182，以便回流至散热器144。
图5A更加详细地描绘了歧管板154的面向外的表面162。在一些实施例中，歧管板154的面向外的表面162包括一对同心通道，包括如上所述的内通道168和外通道166。这些通道可以用凹槽或其他特征形成，以促进冷却剂流过通道。开口170流体连接至内通道168，以允许流体进入内通道168。内通道168流体地联接至供应通道172的入口(图4)。流体联接可以包括垫圈、O形环或一些其他方式，以密封流体通道。类似地，内通道168与回流通道176(图4)流体地联接，垫圈或O形环可以密封所述流体联接，以防止冷却剂泄漏。
图5B示出了内通道168和外通道166的侧视图。这些通道可以包括从歧管板154的表面切割的狭缝或通道。在一些实施例中，这些通道可以使用车床或立式铣床直接切割进板的表面中。在其它实施例中，这些通道可以包括形成在板的表面上的凸起表面。在一些实施例中，这些通道可以包括位于歧管板154和定子板156之间的管道，在各个供应通道172、回流通道176和歧管板154上的通道之间具有适当的流体联接。功率电子板152上的供应通道158和功率电子排出管线160可以类似地形成。
如图4的插图所示，散热器144一般可以包括热交换器，其最终将热量散到环境、例如周围空气，或一些其他冷却系统。本公开的一些实施例包括错流式热交换器，其中热的冷却剂流过与空气或其他冷却介质接触的一个或多个冷却通道146，使得随着冷却剂流过通道而使热量传递到空气。多个冷却通道146可以横过电子罩132的车辆向内表面。冷却通道146可以通过散热器冷却剂入口147和散热器冷却剂出口148与供应集管136和回流集管138流体地联接。在一些实施例中，电子罩132的面向内的表面149可以包括翅片，或者可以由导热材料、例如铜、锡或一些其他金属制成，例如以当车轮104转动或当风扇130吹风时将来自流经冷却通道146的冷却剂的热量传导至空气。在一些实施例中，无线轮内电动组件100的壳体或车轮104的其它部分通风至大气，以允许空气流过车轮104的壳体，以便更好地循环。在一些实施例中，通过诸如风扇形毂盖插入件184之类的部件迫使空气流过车轮104。
如上所述，在一些实施例中，无线轮内电动组件100包括风扇。风扇130可以由降压转换器128或容纳在车轮104中的产生足够的电压的其他部件供电。还是如上所述，风扇130可以被配置成即使在车轮104不旋转时也迫使空气穿过散热器144的冷却通道，使得即使车轮104不转动或以较低速度旋转时，也可以使车轮104的部件得以冷却，例如当示例性车辆10的速度较低，但由于示例性车辆10的各个无线轮内电动组件100上的重负荷而功率输出(并因而冷却负载)较高时。
如图3所示，本公开的一些实施例包括风扇形毂盖插入件184，用于迫使空气进入车轮104或穿过散热器144。在这些实施例中，当车轮104转动以使示例性车辆10移动时，可以迫使散热器144上的空气流动。实施例可以包括风扇形毂盖插入件184，其使用若干个或一组齿轮传动，使得风扇形毂盖插入件184以比车轮104更快的旋转速度旋转，以当车轮104以相对较低的速度旋转时增大对部件的冷却量。车轮104的各个实施例可以包括风扇形毂盖插入件184，其设计为旋转的，而不管车轮104是否转动，使得即使在车轮104不旋转时，也可以迫使空气穿过散热器144。风扇130可以与扇形毂盖插入件184串联地工作，以迫使空气穿过冷却线圈，以便从冷却剂中提取热量。另外，可以根据风扇形毂盖插入件184是否旋转来将功率循环至风扇130。实施例可以进一步包括毂盖186。
在操作时，车辆的驾驶员指令待施加到示例性车辆10的车轮104上的特定功率水平。该功率水平可以使用踏板或一些其他手段、例如语音指令或其他方式来指令。此外，示例性车辆10可以是自主或半自主的，使得功率水平被自动指令。一旦功率级被指令，电池108就向初级逆变器112供应适当量的电力，以实现期望的输出功率。所期望的输出功率可以对应于车辆速度，例如70mph或特定的马力，或测量车辆的输出(例如牵引能力等)的一些其他方法。
初级逆变器将来自电池的DC信号转变成AC信号，以便横跨气隙109从发射线圈107传输给接收线圈106。所述信号作为场能量110横跨气隙109被传输，并由接收线圈106接收。接收线圈106联接至次级转换器113，该次级转换器将电能转换回DC信号，以便在次级逆变器114中使用。如上所述，次级逆变器114将DC信号调制成模拟AC以控制至无线轮内电动组件100的功率。
次级逆变器114向定子绕组供应模拟AC功率以产生磁场。在一些实施例中，所述场是六极场。如本领域技术人员将理解的那样，磁场将转矩施加到转子116的固定磁体上。在转子116围绕定子118的实施例中，转子机械地联接于车轮104，使得当转子116旋转时，车轮104也将旋转。当车辆被向前推进时，诸如接收线圈106、初级逆变器112、次级转换器113、次级逆变器114、电动机115的转子116和定子118的部件将产生热量。冷却系统150向诸如接收线圈106、初级逆变器112、次级转换器113、次级逆变器114、转子116和定子118的部件供应冷却剂。参考图4所描绘的示例性实施例，冷却剂首先进入供应集管136。供应集管136通过供应端口141与供应通道158流体地联接。因此，冷却剂通过供应通道158流到冷板142，并在冷却功率电子面板134上的发热装置(例如，限定次级转换器113和次级逆变器114的电子部件)之后通过排出管线160流出冷板142。
排出管线160通过开口170与歧管板154的外通道166流体地联接。因此，冷却剂通过开口170流到外通道166。外通道166还流体地联接至贯穿定子铁芯174的供应通道172，这样冷却剂沿着定子铁芯174的宽度W流动。冷却剂通过重定向特征(未示出)从供应通道172流出到回流通道176。然后冷却剂通过回流通道176流出定子铁芯174，该回流通道与歧管板154上的内通道168流体地联接。歧管板通过歧管板的内通道168中的开口180和贯穿功率电子板152的开口182与回流集管138流体地联接。因此，冷却剂将流经回流集管138到达微型泵129的吸入口。并且该示例性流动可以根据需要自身重复，以便冷却无线轮内电动组件100。
在上述示例性实施例中，冷却系统150的流体管线串联布置。但是应该理解的是，无线轮内电动组件100的各个实施例包括冷却系统150，该冷却系统布置成使得部件被并行冷却，例如，在一个示例中，冷却剂在从冷却剂泵的排出口离开后并行地流到定子和冷板。
现在应该理解，本公开的实施例提供了用于电动车辆的结合有集成式冷却系统的无线轮内电动机组件。本文所述的无线轮内电动机组件去除了对车辆本体与无线轮内电动机之间的流体联接管路线的需要。因此，本文所述的无线轮内电动机组件可比现有的轮内电动机更可靠，因为在车辆本体和无线轮内电动机之间的恶劣操作环境中不再需要流体联接管线。
应注意，术语“大体”和“大约”在此可以用来表示可能归因于任何定量比较、数值或其他表述的不确定性的固有程度。这些术语在此还用来表示定量表述可由给定的参考变化的程度，而不会导致所述主题的基本功能的变化。
虽然本文已经示出和描述了特定的实施例，但应当理解，在不偏离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以做出各种其他改变和修改。此外，尽管本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面，但是这些方面不必组合使用。因此意图是，所附权利要求涵盖落入所要求保护的主题的范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (15)

1.一种无线轮内电动机组件，包括：
车轮；
电动机，所述电动机设置在车轮内，所述电动机包括定子和转子；
接收线圈，所述接收线圈可操作地接收无线传输的能量，其中所述接收线圈设置在车轮内；
第一转换器，所述第一转换器电联接于所述接收线圈并且可操作地将来自所述接收线圈的无线传输的能量转换成直流，其中所述第一转换器设置在车轮内；
逆变器电路，所述逆变器电路电联接于转换电路和电动机，其中所述逆变器可操作地为电动机供电并且设置在车轮内；和
冷却系统，所述冷却系统设置在车轮内，所述冷却系统包括：
微型泵，所述微型泵可操作地泵送冷却剂；
流体管线，所述流体管线可操作地使冷却剂流过转换电路和逆变器电路中的至少一者附近；以及
热交换器，所述热交换器可操作地接收加热的冷却剂并且将热量消散到环境中。
2.如权利要求1所述的无线轮内电动机组件，还包括第二转换电路，所述第二转换电路电联接于第一转换电路和微型泵，其中第二转换电路可操作地为微型泵供电并且设置在壳体内。
3.如权利要求1所述的无线轮内电动机组件，还包括风扇，所述风扇被配置成迫使空气流过热交换器，其中基于车轮的旋转速度、冷却剂的温度、系统的电子部件的温度、电动机的电输出以及电动机的机械输出中的至少一者选择性地为所述风扇提供动力。
4.如权利要求1所述的无线轮内电动机组件，还包括具有扇叶形状的毂盖，使得毂盖的旋转迫使空气流过一个或多个所述热交换器，以使热量从冷却剂对流传送出来。
5.如权利要求1所述的无线轮内电动机组件，其中，所述冷却系统将冷却剂供应到所述轮内电动机组件的定子以冷却定子。
6.如权利要求1所述的无线轮内电动机组件，其中，所述冷却系统还包括歧管板，所述歧管板包括内表面和外表面，所述外表面包括一对同心的冷却通道，所述同心的冷却通道包括外通道和内通道。
7.如权利要求6所述的无线轮内电动机组件，其中，所述一对同心冷却通道通过歧管板中的一对开口流体地联接至贯穿车轮内的所述定子的一个或多个定子铁芯的一个或多个冷却剂供应通道和一个或多个冷却剂回流通道。
8.一种车辆，包括：
一个或多个电池；
发射线圈，所述发射线圈电联接于所述一个或多个电池并且可操作地发射无线传输的能量；和
无线轮内电动机组件，所述无线轮内电动机组件包括：
车轮；
电动机，所述电动机设置在车轮内，所述电动机包括定子和转子；
接收线圈，所述接收线圈可操作地接收来自所述发射线圈的无线传输的能量；
第一转换器，所述第一转换器电联接于所述接收线圈并且可操作地将来自所述接收线圈的无线传输的能量转换成直流，其中所述第一转换器设置在车轮内；
逆变器电路，所述逆变器电路电联接于转换电路和电动机，其中所述逆变器可操作地为电动机供电并且设置在车轮内；以及
冷却系统，所述冷却系统包括：
微型泵，所述微型泵可操作地泵送冷却剂；
流体管线，所述流体管线可操作地使冷却剂流过转换电路和逆变器电路中的至少一者附近；以及
热交换器，所述热交换器可操作地接收加热的冷却剂并且将热量消散到环境中。
9.如权利要求8所述的车辆，其中，所述无线轮内电动机组件还包括第二转换电路，所述第二转换电路电联接至第一转换电路和微型泵，其中所述第二转换电路可操作地为微型泵供电并且设置在壳体内。
10.如权利要求8所述的车辆，其中，所述无线轮内电动机组件还包括风扇，所述风扇被配置成迫使空气流过热交换器，其中基于一个或多个车轮的旋转速度、冷却剂的温度、系统的电子部件的温度、电动机的电输出以及电动机的机械输出中的至少一者选择性地为所述风扇提供动力。
11.如权利要求8所述的车辆，其中，所述车轮还包括具有扇叶形状的毂盖，使得毂盖的旋转迫使空气流过一个或多个所述热交换器，以使热量从冷却剂对流传送出来。
12.如权利要求8所述的车辆，其中，所述冷却系统还包括歧管板，所述歧管板具有内表面和外表面，所述外表面包括同心的冷却通道，所述同心的冷却通道流体地联接于贯穿所述定子的一个或多个定子铁芯的一个或多个冷却剂供应通道和一个或多个冷却剂回流通道，其中所述同心的冷却通道被配置成将冷却剂供应至所述定子的所述一个或多个冷却剂供应通道并且接收来自所述定子的所述一个或多个冷却剂回流通道的加热的冷却剂。
13.如权利要求12所述的车辆，其中，所述一个或多个冷却剂供应通道和所述一个或多个冷却剂回流通道通过重定向特征部在与所述歧管板相对的所述冷却剂供应通道和所述冷却剂回流通道的外端部处流体地联接，并且所述冷却剂供应通道和所述冷却剂回流通道在所述一个或多个定子铁芯内形成平行的通道。
14.如权利要求8所述的车辆，还包括功率电子板，其中至少所述第一转换器和所述逆变器电路由所述功率电子板支撑，并且所述冷却系统包括将所述第一转换器和所述逆变器电路与散热器流体地联接的冷却管线。
15.如权利要求14所述的车辆，还包括具有内表面和外表面的歧管板，所述外表面包括同心的冷却通道，所述同心的冷却通道流体地联接至所述冷却系统并且被配置成向所述定子供应冷却剂并从所述定子接收加热的冷却剂，其中所述功率电子板的冷却管线和所述歧管板的冷却通道串联配置，使得冷却剂在流过所述歧管板的所述冷却通道之前流过所述功率电子板的所述冷却管线。
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