CN109417332A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电机(10)，包括：‑定子(12)，其在每个轴向端部具有绕组端部(16)，并且包括‑转子(40)，其可旋转地安装于所述定子(12)的开口中，并且具有转子轴(24)和层叠转子芯(26)。根据本发明，电机包括：‑轴承单元(30)，用于所述转子轴(24)相对于所述层叠转子芯(26)的可旋转安装，‑传动单元(46)，‑联接单元(42、48)，其设计为提供用于将所述转子轴(24)的旋转联接至所述层叠转子芯(26)的至少两个联接状态，并且在至少一种联接状态下，借助于所述传动单元(46)将所述转子轴(24)联接至所述层叠转子芯(26)。

Description

旋转电机

本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机包括定子，该定子在每个轴向端部处具有绕组端部，并且该旋转电机包括转子，该转子可旋转地安装在定子的开口中并且具有转子轴和叠片转子铁芯。本发明另外涉及一种用于旋转电机的转子。

通用电机及其定子在现有技术中原则上是已知的，因此不需要提供单独的书面证据。在旋转电机中，通常存在设置为定子的静止部分，其通常提供大致圆形的开口，用于容纳形成为转子的运动部分。转子可旋转地安装在开口中，其中在转子与定子之间形成气隙。

旋转电机是将电能转换成机械能、特别是运动能(电动机操作)和/或将机械能转换成电能(发电机操作)的装置。所述运动通常是由转子执行的旋转运动。与转子相反，定子被布置为不可旋转的，换句话说，旋转运动是转子相对于定子的旋转运动。

定子和转子通过磁通量互连，由此在电动机操作中产生驱动转子相对于定子旋转的力效应(具体为扭矩)，并且以旋转运动的形式供应给转子的机械能在发电机操作中转换成电能。为了这一目的，定子和转子各自具有绕组，电流可以流过该绕组。绕组端部形成于定子的轴向端部和/或可选地形成于转子的轴向端部处以便能够以预定义方式形成绕组。定子或转子中的绕组也可以由永磁体形成或补充。

通用类型的旋转电机例如是连接到多相(具体为三相)交流电压电网的旋转场机器，诸如异步电机、同步电机、带阻尼笼的同步电机等，或者也可以是直流机器，诸如并联绕线机或串联绕线机等。

旋转电机尤其用于诸如电动车辆、混合动力车辆等的电驱动车辆中。虽然电驱动装置已经在机动车领域中证明了它们的价值，但是已经发现通过变速器将旋转电机联接到机动车的从动轮是有利的，特别是对于机动车中的电驱动装置，可以纯电动地覆盖更远的距离。通过变速器可以提供各种功能，这使得可以在第一挡中实现高加速度并且在另一挡中实现高最终速度。为了这一目的，已知的是使用手动可变变速器或者从内燃机领域已知的自动变速器。因此，电驱动机动车(尤其是在载客机动车领域)达到约160km/h至约200km/h范围的速度是可能的。例如高达250km/h的更高速度也可以达到。

在这类应用领域，通常必须使用变速器以能够达到期望的动力提供，即使旋转电机可以覆盖比内燃机大得多的转速范围。

本发明的目的是开发一种通用的旋转电机及其转子，使得能够以低成本实现宽转速范围，特别是用于电动汽车中。

本发明提出了一种根据独立权利要求的旋转电机和转子作为解决方案。

其他的有利实施方式将根据从属权利要求的特征而变得清楚。

关于通用旋转电机，特别提出旋转电机包括用于将转子轴相对于层叠转子芯可旋转安装的轴承单元、传动单元和联接单元，所述联接单元设计成提供至少两个联接状态，用于将转子轴的旋转联接到层叠转子芯，并且在至少一个联接状态中，通过传动单元将转子轴联接到层叠转子芯。

关于转子，特别对于通用转子，提出轴承单元、传动单元、联接单元和/或流体驱动单元与转子一体形成。

本发明使得利用旋转电机也能够同时提供传动功能，使得能够提供至少两个不同的挡位。这通过本发明中转子轴的旋转与叠片芯分离来实现的。本发明通过设置轴承单元来实现分离，使得能够将转子轴相对于层叠转子芯可旋转地安装。为此目的，可以设置将轴承单元布置在转子轴与层叠转子芯之间，并且例如提供适合于此目的的滚动元件。例如，可以设置滚动元件以滚针等的形式提供。另外，当然也可提供滑动轴承以能够提供期望的安装。

轴承单元优选在转子的大的轴向部分上延伸，特别是在层叠转子芯的整个范围上。然而，另外也可以设置多个滚动元件轴承，这些滚动元件轴承轴向上间距地布置在层叠转子芯与转子轴之间。此外，转子轴和层叠转子芯当然可以单独安装，例如通过轴承板安装，轴承板连接到旋转电机的基座和/或外壳。传动单元优选包括机械元件，机械元件使得能够在传动单元的输入轴与输出轴之间提供转速传动或扭矩传动。用于此目的的传动单元优选包括彼此啮合的齿轮，齿轮的旋转可以联接，或者一方面联接到层叠转子芯，另一方面联接到转子轴。

所述联接通过具有至少两个联接状态的联接单元实现。在第一联接状态中，转子轴可经由传动单元联接至层叠转子芯。通过传动单元的内插，转子轴具有与层叠转子芯不同的转速。这里通过传动单元实现了关于旋转的连接。此外，传动单元还可包括两个输出轴，两个输出轴可通过联接单元联接至转子轴，且可提供彼此不同的转速。所述输出轴优选可交替联接，使得转子轴总是仅联接到传动单元的输出轴中的一个。

为了旋转联接的目的，联接单元例如可包括摩擦联接元件或者也可以包括形状接合联接元件。使用摩擦联接元件使得能够实现动力转换已证明是特别有利的。由此可实现不同的效果，其中例如在第一挡中可实现高加速度，而在至少一个第二挡中可实现高终点速度。这里可以在两挡之间进行切换，而不需要显著减小牵引力。

通过在旋转电机中集成优选动力可转换的至少两挡传动，可以实现用于任意驱动目的的旋转电机的简单且经济的实施例。特别地，本发明的旋转电机可以与已知车辆结构中预先存在的变速器以简单的方式组合。

但是本发明并不限于电驱动机动车中旋转电机的应用。本发明的旋转电机原则上也可以用于机床、具有电驱动器的家用电器、机器人、特别是生产领域、传送带、打印机等。通过本发明，可以简单地以与具有至少两挡的变速器集成的方式装备旋转电机。因此，进一步提高了电驱动器领域的灵活性。通过本发明，不仅可降低变速器的成本，而且甚至可完全省去外部传动。

根据一个有利的实施例，提出将联接单元设计为联接状态之一，用于将转子轴的旋转直接联接至层叠转子芯。在此联接状态下，优选地设置转子轴以与层叠转子芯相同的转速旋转。为此目的，可以设置将联接单元设计为使得其直接将转子轴联接至层叠转子芯，更具体地说，以无齿轮方式，即不插入传动单元。因此，传动单元可以进一步简化。在这种情况下，它只需要为两个联接状态中的一个进行准备和设计。通过转子轴的旋转与层叠转子芯的直接联接，可以以简单的方式提供旋转电机的第一挡位。为此目的，可以设置联接单元提供摩擦联接元件，该摩擦联接元件例如在其一个端面处摩擦地联接层叠转子芯，使得能够产生关于转子轴与层叠转子芯之间的旋转的联接。当然，还可以设置爪式联接单元以实现这种联接。在这一点上可以提供该联接单元的其他组合和实施例。

根据另一实施例提出，联接单元设计为自动采用联接状态中的预定一个。这里，术语自动特别表示不需要从外部提供致动能量。优选自动保持在不提供能量的联接状态。特别优选地，仅为了从一个联接状态改变为另一个联接状态，能量供应才是必要的。用于此目的的联接单元可以预加应力以呈现预定的联接状态。这可以例如通过弹性元件，特别是弹簧元件来实现。该实施例已证明是有利的，因为即使在联接单元或用于致动联接单元的致动装置处于受损状态下也可以提供转子轴与层叠转子芯之间的连接状态，从而可以在任意情况下提供驱动功能。由此可以进一步提高旋转电机的可靠性。

本发明的一个有利的实施例设置将联接单元设计为根据叠片铁芯的旋转方向自动采取联接状态。例如，因此可设置，待自动采用的联接状态通过单向传力单元实现，使得联接仅在层叠转子芯的单个旋转方向上发生。相反，在叠片转子铁芯的另一个旋转方向上，转子轴由此分离。在这种情况下，它可以经由变速器在两个联接状态中的另一个状态下联接。

联接单元具有至少两个联接状态。然而，它也可以具有更多联接状态，特别是如果传动单元设计为能够提供相应数量的挡位。

传动单元可特别有利地包括行星齿轮传动装置。借助于行星齿轮传动装置，可以以简单的方式提供具有高承载能力的变速器，利用该变速器可以实现期望的传动功能。同时，行星齿轮传动装置的使用能够实现多种不同的传动比，从而提高了提供不同挡位的灵活性。例如，因此可以设置将层叠转子芯连接至行星齿轮传动装置的环形齿轮，而行星齿轮传动装置的行星架的旋转连接至转子轴。行星齿轮传动装置的太阳轮优选地可经由联接单元连接至旋转电机的非旋转机器部件。通过将太阳轮联接至非旋转机器部件，太阳轮能够在联接状态下可旋转地固定，使得关于转子轴的旋转驱动功能可以由周边层叠转子芯借助于行星架以及由此产生的环形齿轮的相应驱动装置产生，其中可以提供适当的传动比。相反，如果在另一个联接状态下的层叠转子芯直接联接至转子轴，则在这种状态下取消太阳轮与不可旋转机器部件的联接，使得行星齿轮传动装置不会产生层叠转子芯与转子轴之间的联接功能。以这种方式，可以用很少的部件实现旋转电机中的传动功能的可靠实现。根据要求，当然还可以设置，转子轴的旋转连接至环形齿轮，并且层叠转子芯的旋转连接至行星架。在这种情况下，提供了与行星齿轮传动装置可实现的传动比相关的另一传动范围。

在本发明中还提出，传动单元和/或联接单元至少部分地布置于在转子轴与至少一个绕组端部之间延伸的区域中。这使得可以将联接单元和/或传动单元至少部分地集成在旋转电机中，从而提供可以单独处理的单元。特别地，如果联接单元和/或传动单元完全布置在该区域中，则可以实现非常紧凑的设计，使得可以在很大程度上仍然使用所提供的壳体或旋转电机的其他机器部件。因此可以进一步降低在旋转电机中提供传动功能的成本。特别地，以这种方式，本发明可以以简单的方式对现有用于旋转电机的设计概念进行改装。

本发明的另一实施例提出，联接单元包括致动器，该致动器布置在转子轴中并且可移位地安装在转子轴的轴向方向上，用于致动联接单元。作为示例，致动器可包括杆，杆布置在转子轴的轴向孔中。致动器可以通过驱动单元来驱动，该驱动单元优选地同样以集成在转子中的方式布置。然而，它或者也可以至少部分地布置在转子的外部。但是，它最好是旋转电机的一部分。致动器尤其作用在联接单元的联接元件上，通过该联接元件可以实现至少两个联接状态。因此可以设置，利用摩擦联接元件能实现轴向的移动，例如从而通过联接元件将转子轴在端面处直接联接至层叠转子芯上。当然这也可以设置用于联接元件，通过该联接元件，传动单元可以插入在转子轴与层叠转子芯之间。这使得可以以简单的方式实现传动功能和联接功能。

已证实，如果在转子的两个端面端部处提供联接功能，将是特别有利的。因此可以实现绕组端部区域中的空间的良好利用，从而可以获得高集成密度。为此目的，例如可以设置轴向可移动地安装的叠片铁芯。这可以通过可轴向移动的叠片芯支架单元来实现。

本发明的另一实施例提供了旋转电机包括用于驱动致动器的流体驱动单元。流体驱动单元例如可以是气动驱动单元或者也可以是液压驱动单元。特别有利地，液压驱动单元的使用是合适的，特别是如果旋转电机已经包括液体冷却。以这种方式，可以通过很少的附加元件实现用于联接单元且可选地还用于传动单元的驱动功能(例如为了实现换挡等)。

流体驱动单元优选地包括流体泵，其旋转可以联接至电动机。这使得可以独立于旋转电机的操作提供驱动单元的功能。这也使得可以为驱动单元提供单独的流体回路，使得可以为驱动单元提供合适的流体属性，如压力、流体量等。因此，可以为联接单元且可选地也可以为传动单元实现特别有利的驱动功能。在液压驱动单元的情况下，流体泵优选地是液体泵，例如叶片泵、齿轮泵、径向泵和/或类似物。在气动驱动单元的情况下，它优选是气泵，特别是压缩机类型的气泵等。

还提出，流体驱动单元设计为在自动采用的联接状态下将流体泵的旋转与电动机分离。结果，当待由联接单元采用的联接状态也需要能量时，仅需要提供用于驱动单元的能量。例如，如果联接单元自动地采用联接状态，则不再需要进一步提供能量以保持该联接状态。因此可以省去流体泵的进一步驱动。整体上，因此可实现旋转电机的更高效操作。关于旋转的分离可以例如通过流体泵的旋转经由单向传力轮联接至电动机来实现。因此，仅当电动机沿相应的联接旋转方向旋转时才驱动流体泵。相反，如果电动机沿相反的旋转方向旋转，则单向传力轮会将电动机与流体泵分离。因此，可以以简单的方式实现期望的联接功能。

一种改进方案提出，将流体驱动单元设计为仅在联接单元的致动期间操作流体泵。在该改进中，仅当联接单元的联接状态改变时才需要致动流体泵。当独立于冷却和/或润滑功能提供流体供应时，可以特别有利地提供这种改进。为此目的，流体泵可以通过单向传力轮连接至电动机，使得流体泵的联接可以通过电动机在特定旋转方向上的操作来实现。

利用用于旋转电机的转子当然还可以实现针对旋转电机描述的实施例、效果和优点。

此外，关于转子，本发明提出，轴承单元、传动单元、联接单元和/或流体驱动单元与转子一体形成。这使得可以将转子设置为可单独处理的单元。此外，可以实现高集成密度。已经证明这对于可以使用现有定子以实现本发明的情况特别有利。因此，不需要对定子进行改变以将本发明集成在旋转电机中。这有利于在针对旋转电机的现有设计概念中对本发明进行改进。

从示例性实施例的以下描述中可以推断出其他优点和特征。相同的附图标记表示附图中的相同特征和功能。示例性实施例仅用于解释本发明，而不是限制性的。

在附图中：

图1示意性地示出了旋转电机的剖视图，

图2示出了根据图1的旋转电机的示意图，其中示出了用于根据本发明的传动单元和联接单元的安装空间，

图3示出了根据本发明的用于根据图1的旋转电机的转子的第一实施例的示意性功能视图，

图4示出了根据图3的联接单元和传动单元的示意性功能图，

图5示出了根据本发明的用于根据图1的旋转电机的转子的第二实施例的示意性功能视图，

图6示出了根据图5的联接单元和传动单元的示意性功能图，

图7示出了根据图5的转子的联接单元的第一联接状态的示意图，

图8示出了根据图5的转子的联接单元的第二联接状态的示意图，

图9示出了用于致动联接单元的液压驱动单元的第一实施例的示意性电路图，以及

图10示出了用于致动联接单元的液压驱动单元的第二实施例的示意性电路图。

图1以示意性剖视图示出了具有定子12的旋转电机10，定子12具有绕组20和叠片定子芯22。绕组20的绕组端部16形成在定子12的每个轴向端部处。转子14可旋转地安装在定子12中的基本圆形的开口中。转子14包括转子轴24和层叠转子芯26。轴承板18布置在旋转电机10的每个轴向端部处，图1中仅示出了右侧轴承板。滚动轴承86位于轴承板18上，并且在径向方向上以可旋转地安装的方式固定转子轴24。附图标记88表示转子轴24的机械连接，在该机械连接处可以连接待驱动的装置。

图2示出了根据本发明的旋转电机10的示意性剖视图，与图1中所示的旋转电机10基本相同。与图1的旋转电机相比，图2的旋转电机10具有转子40取代上述转子14，转子40同样包括转子轴24和层叠转子芯26。然而，层叠转子芯26在此通过轴承单元30相对于转子轴24可旋转地安装。本轴承单元30包括多个呈滚针形式的滚动元件。附图标记28表示安装空间，其中布置有传动单元46(图3)和联接单元42、48，这将在下文中更详细地说明。该转子轴24形成为空心轴，其中空腔为一个致动器32提供安装空间。其他元件与已经针对图1所说明的元件相同，请参见图1。

图3示出了根据图2的转子40的第一实施例。从图3中可以看出，联接单元的第一联接元件42布置在转子40的左侧区域中，该联接元件在由摩擦联接器形成。摩擦联接器42设计为在联接状态下将层叠转子芯26的旋转联接至转子轴24。第一联接元件42可以借助于致动器32在联接与非联接状态之间致动。

在图3的右手区域中还示出了作为传动单元的行星齿轮传动装置46。借助于油的传动润滑可以优选地同时用于冷却电机10，特别是其绕组端部16。行星齿轮传动装置46还可借助于第二联接元件48联接到非旋转的机器元件54，该第二联接元件48同样形成为摩擦联接器。第二联接元件48同样可以在第一和第二联接状态之间切换，为此，它同样可以通过致动器32致动。

借助于致动器32的致动交替地提供和释放联接元件42、48的联接状态。因此，除了处于过渡阶段时之外，该两个联接元件42、48总是交替地处于联接状态。

图4示出了联接单元42、48和行星齿轮传动装置46的示意性工作原理视图。摩擦联接器42在图4中的左侧区域中示出。摩擦联接器42一方面连接至连接元件44以便共同旋转，所述连接元件又连接至转子轴24以便共同旋转。另一方面，摩擦联接器42连接至连接元件50以便共同旋转，连接元件50又连接至层叠转子芯26以便共同旋转。在联接状态下，摩擦联接器42因此在连接元件44与连接元件50之间提供旋转联接，使得转子轴24和层叠转子芯26在旋转方面彼此直接联接。

在图4的右手区域中，行星齿轮传动装置46与第二联接元件一起示出，这里第二联接元件是摩擦联接器48。这里，连接元件52也连接至层叠转子芯26以便共同旋转。同时，连接元件52连接至行星齿轮传动装置46的环形齿轮56以便共同旋转。行星齿轮传动装置46的行星架66连接至连接元件60以便共同旋转，连接元件60又连接至转子轴24以便共同旋转。行星齿轮传动装置46的太阳轮58连接至摩擦联接器48的一侧以便共同旋转，而摩擦联接器48的另一侧连接至机械元件54以便共同旋转。因此，处于联接状态的太阳轮58可借助于摩擦联接器48联接至机器元件54，使得太阳轮58在第二联接元件48的联接状态下不旋转。在这种状态下，叠片铁芯26的旋转运动将叠片铁芯26的旋转运动经由环形齿轮56传递到行星架66，行星架66又通过连接元件60将其旋转运动传递到转子轴24。因此，在层叠转子芯26和转子轴24之间存在旋转速度差。

在本实施例中，层叠转子芯26总是具有与转子轴24相同的旋转方向。具体地，层叠转子芯26优选地联接至环形齿轮56，并且转子轴24联接至行星架66，其中太阳轮58是固定住的。这对于转子轴24的安装是有利的，因为按这种方式层叠转子芯26和转子轴24之间的相对速度相对较低。

在该实施例中，由于行星齿轮传动装置46的连接，转子轴24的旋转速度也慢于层叠转子芯26的旋转速度。因此，在当前情况下传动比小于1。

相反，如果摩擦联接器48分离，则太阳轮58可以自由旋转，就不可能通过行星齿轮传动装置46联接连接元件52和60的旋转。

因此，本实施例适用于一种在启动时产生高扭矩电机10。通过切换两个联接单元42、48，因此可以在同步状态和差速状态之间切换，在同步状态中，层叠转子芯26与转子轴24的转速相同；而在差速状态下，层叠转子芯26的转速大于转子轴24的转速。转速的差异是基于行星齿轮传动装置46的设计给出的。由于摩擦联接器形式的实施例，还可以在负载下进行切换。在当前情况下，因此提供了一种2挡功能。

从附图中还可以清楚地看出，行星齿轮传动装置46和联接元件42、48可以基本上完全布置在转子轴24与绕组端部16之间的安装空间28中。因此，本发明可以以简单的方式集成到旋转电机的现有设计概念中，这可以根据图1和2看出来。

图5和图6涉及转子40的第二示例性实施例，其基于根据图3和4的第一示例性实施例。因此还需参考关于图3和4的描述。与根据图3和4的第一示例性实施例相反，所提供的根据图5和图6的第二示例性实施例中，行星齿轮传动装置46与转子轴24和层叠转子芯26分别连接。在当前情况下，所提供的是，连接元件52将层叠转子芯26的旋转联接至行星架66。此外，行星齿轮传动装置46的环形齿轮56连接至连接元件60以便共同旋转，连接元件60又连接至转子轴24。另外，关于该示例性实施例的其他组件的设计对应于已经针对第一示例性实施例关于图3和4所说明的设计。

根据图5和图6的实施例意味着转子轴24具有比层叠转子芯26更快的转速。这是由于行星齿轮传动装置46的功能，其通过这种连接提供大于1的传动比。因此转子轴24实现高转速。在非常高的转速下，可另外提供的是，轴承单元30形成为滑动轴承。然而，也可以设置其他轴承元件，以便相对于层叠转子芯26可旋转地安装转子轴24。

图7和图8示出了关于根据图5和6的第二示例性实施例的联接单元42、48的两个切换状态。在图7中，第一联接元件，具体是摩擦联接器42，由于致动器32在轴向方向62上的致动而处于分离状态。因此，在该位置，在层叠转子芯26与转子轴24之间没有联接。相反，第二联接元件，具体是摩擦联接器48处于联接状态，使得太阳轮58经由第二联接元件48和机器元件54卡合而不旋转。因此，通过行星齿轮传动装置46在叠片转子铁芯26和转子轴24之间存在旋转联接，如先前已经针对图5和图6所说明的那样。第一联接元件42和第二联接元件48同样通过致动器32致动。

图8现在示出第二联接状态，其中致动器32沿方向64轴向移位。因此，第一联接元件42现在处于联接状态并且将层叠转子芯26直接联接至转子轴24，使得它们以相同的转速共同旋转。同时，第二联接元件48处于分离状态，使得太阳轮58可以自由旋转。因此，没有通过行星齿轮传动装置46在转子轴24和层叠转子芯26之间实现联接。

因此，仅通过致动器32的轴向致动就可以在图7和图8中所示的两个联接状态之间切换。通过联接单元42、48的适当设计，可以提供一种带负载切换。事实证明，这不仅在电驱动机动车的情况下使用旋转电机10是有利的，而且在机床等的情况下也是有利的，其中重要的是扭矩在最大可能程度上连续有效。

图9示出了液压驱动单元90的第一实施例的示意性液压框图。驱动单元90使用液压系统，该液压系统已经存在于旋转电机10中并且用于冷却和润滑旋转电机10。为此目的，设置油泵68作为流体泵并将油供应至润滑和冷却回路74。流过润滑和冷却回路74的油收集在储液器84中并反回馈送到油泵68。

致动回路76连接至油泵68，并联于润滑和冷却回路74。致动回路76可以借助于电致动信号(未示出)来激活，其中在当前情况下致动信号具有两个信号状态，更具体地是致动状态和静止状态。这两个信号状态由致动信号的两个相关电压电平表示。致动信号可以由控制旋转电机10的控制单元(未示出)提供。

两个信号状态对应于联接单元42、48的两个联接状态。致动回路76连接至1-2通阀78，该阀又连接至1-2活塞-气缸装置80和2-1活塞-气缸装置82。两个活塞-气缸装置80、82中的每一个也连接至储液器84。活塞-气缸装置80、82的活塞(未示出)机械地连接至致动器32，使得致动器32由于活塞-气缸装置80、82的致动而可在两个端部位置之间致动，该两个端部位置对应于联接单元42、48的致动位置。

在致动回路76是电控的情况下，油通过致动回路76流至方向控制阀78。方向控制阀78以这样的方式联接至活塞-气缸装置80、82，即它将油供给到活塞-气缸装置80、82中的一个，这使得致动器32从当前占据的端部位置移动到另一个端部位置。供油导致彼此联接的活塞-气缸装置80、82改变它们的位置并因此使致动器32在相应的方向62、64上移位。在随后的致动的情况下，活塞-气缸装置80、82中的另一个得到油，使得致动器32沿相反方向移动。因此，联接单元42、48切换到它们各自的联接状态。油泵68还经由传动单元96联接到至层叠转子芯26。因此，仅在切换过程期间，致动信号需要作用在致动回路76上。

油泵68在当前情况下由电动机98经由一个包括一单向传力单元88的传动装置96驱动。在这种情况下，电动机98可以在其两个可能的旋转方向上操作，也就是说，它可以根据需要在两个旋转方向中的一个方向上驱动。电动机98的转速可以通过传动装置96调节到适合于油泵68的转速。借助于单向传力单元88，油泵68仅可以在电动机98的旋转方向上驱动。借助于优选地相同的致动信号的致动状态，因此可以从当前采用的联接状态切换到联接单元42、48的采用的另一联接状态。

基于流体驱动单元90的实施例，图10示出了流体驱动单元92的第二实施例。与根据图9的实施例相反，该实施例中的流体驱动单元92旨在提供一个用于致动致动器32的独立油路。为此目的，流体驱动单元即液压驱动单元92包括一个连接至致动回路76的高压油泵72。其他元件对应于液压驱动单元90的实施例的元件，因此另外参考在这方面提供的描述。

高压油泵72设计为用于在高油压下的低体积流量。它还通过单向传力轮100连接至低压油泵70，低压油泵70设计为在低油压下输送大体积流量。低压油泵70连接至电动机98，如已经针对图9所说明的。

本实施例特别适用于这样的设计，其中通过切换电动机98的旋转方向可以启动和停用高压油泵72的驱动。因此，高压油泵72仅在层叠转子芯26的两个旋转方向中的一个方向上致动。

原则上，本发明可以以简单的方式将传动和联接功能集成到旋转电机10中。此外，利用本发明，可以实现动力换挡的可能性，使得当在挡位之间换挡时不会检测到显著的牵引力中断或牵引力减小。由于在电机的安装空间中集成了两挡变速器，特别是能够进行动力换挡，因此可以实现大量的电驱动解决方案。这种电机优选地可以容易地与车辆驱动器中的现有变速器组合，以便进一步增加灵活性。因此，利用本发明，例如在可电驱动的机动车辆的情况下，也可以以简单的方式将机动车辆设计为高速。这里，特别是在诸如电动车辆、混合动力车辆等的电池供电的电动车辆的情况下，步进式变速器的变速过程的主观感觉可能受到如下事实的影响：电驱动在变速后，当升挡时，由于转速下降而具有更大的加速度，而这在相应的内燃机中加速度通常会降低。

在电动车辆或电动车辆中，由于没有掩蔽噪声并且旋转电机在非常宽的转速范围内具有良好的扭矩-速度特性，因此在换挡期间对舒适性的要求更高。本发明考虑到以下发现：旋转电机通常需要变速器，以便将旋转电机的有利转速水平降低到车轮旋转转速。

对于双挡位传动装置的挡位级差，对于变速器实施例的最大可能的转速带以及在换挡期间可接受的牵引力的减小两个方面，可以认为大约1.5的值是可行且有利的数量级。若挡位级差更大，对牵引力损失的接受程度就要做些忍耐，而对于较小的挡位级差，优点仅仅很小。

对于本发明，不用区分动力换挡和同步换挡。联接单元可以借助于适当的致动器来实现，如前所述，用于适合于动力换挡的变型，例如基于摩擦联接器。然而，也可以设置诸如爪式联接器的形状配合的联接器，例如在手动变速器或双离合器变速器中以非同步或同步的形式存在的。

本发明具体使用安装空间作为特征，其中在径向设置于转子轴24和绕组端部16之间的区域中集成至少一个挡位级差。在动力流减速传动装置的情况下，可以提供可能的变速比，即第一挡位在环形齿轮56处提供驱动并在行星架66处输出，其中太阳轮58受夹紧。因此，标准变速比可以由i＝1-1/i₀给出，其中i₀约为-2.5。然后，第二挡位可以是直驱挡位，如已经基于图5和图6针对第二示例性实施例所说明的那样。

用于高速变速器的替代方案可以设置成，第一挡位是直驱挡位，第二挡位在行星架66处提供驱动，而输出则设置在环形齿轮56处。在这里，太阳轮再次被卡住。变速比是i＝i₀/(i₀-1)。标准变速比可以是例如大约i₀＝-2.0。

双挡位电机10内的示意性动力传递与其联接和致动的类型无关。本发明注意到以下方面：

-将转子40的叠片转子铁芯26安装在转子轴24上，其中低摩擦安装使得叠片转子铁芯26和转子轴24的转速不同；

-在旋转电机10的绕组端部16的径向下方的区域中的动力传递或动力转换元件或单元的全面或至少部分集成；

-使用行星齿轮传动装置46的旋转方向保持装置，用于转子轴24向高转速和低转速的转速变化；

-使用刚性直通驱动器作为直接驱动；

-致动器32的全面或部分集成，用于转子轴24中的至少一个联接元件42、48。

通常可以使用两个致动器来提供动力换挡的能力，通过该致动器致动两个摩擦联接器。这里，只有一个致动器在两个联接状态中的每一个中受致动，而另一个致动器是未致动的。

此外，联接单元或制动器通常体现为“常开”系统。利用本发明，仅使用一个单独的致动器就可以实现使用“常开”联接的系统，该联接仅具有在同一方向上作用的一个致动器。利用这样的致动策略，可以区分两种状态，更具体地，“自然状态”和“致动状态”。两种状态都设计为稳定至很小的程度。这种区别是基于这样的事实：达到“致动状态”需要更高的能量消耗，并且这只需要在小程度上保持几何稳定，而“自然状态”可以通过较低的能量使用来实现并具有更宽的稳定范围。

自然状态：

-这是在关闭状态下启动的，用于确保即使致动器发生故障也能运行。可能需要转速或速度限制，但可以完全向前行驶到车库或继续操作直到可以进行维护。

-作为“常闭”系统的致动器32将一个挡位，优选地第一挡位保持在接合状态，更具体地，与本实施例无关。在这种状态下，不需要任何动力输入来保持这种状态，因为存在机械锁定，例如通过卡爪元件和/或形状配合。

驱动状态：

-通过纯摩擦接合或摩擦连接之机械锁定的亚稳态配置。这通过由于亚稳定位置的“小脉冲”来解释，其中致动器力可能比在齿轮啮合的情况下低得多。

-致动器保持在第二挡处致动的“常开”位置，其中亚稳态实施例即使在没有主动致动的情况下也可在小扰动的范围内可靠地起作用。

可以设置基于机械的致动器，然而在当前情况下，优选流体的，特别是液压的致动器。根据图3和图4的第一示例性实施例示出了可以借助于致动器32在轴向位移的基础上在“自然状态”和“致动状态”之间改变。

在当前情况下，驱动单元90、92形成为液压驱动单元。因此，仅一个驱动单元足以用于电动泵68、98，并且此外仅需要简单的切换阀以便将加压体积流引导到致动缸80、82的相应腔室中。这里，致动缸在设计上可以几何形状上予以解析，也就是说，代替传统的拉/推缸，可以以活塞-气缸装置80、82的形式提供以相反方向指向的方式作用的两个单缸。

泵68、72的操作模式的选择可以通过泵68、72的电动机98的旋转方向和行星设计的单个自动作用的两档传动装置96来进行。在一个旋转方向上，电动机98以1:1的变速比驱动低压油泵70，以便利用一个组合的润滑和冷却回路74来润滑和冷却集成的传动元件和整个旋转电机10。由于两个切换位置和致动器的小规模的稳定设计，不需要对联接元件42、48进行永久冷却，因此单个不受控制的驱动控制单元足以作为泵驱动器。

在电动机98的另一旋转方向上，变速器96可以提供一种旋转方向保持转换到高转速，由此可以在换挡过程期间提供更高的体积流量。因此可以通过纯机械解决方案来省去用于稳固地冷却和致动致动器32的受控泵控制单元。

相反，如果由低压油泵70(图9)提供的油压不足以致动所述致动器32，则并联连接的高压油泵72因此也可以在泵驱动器的旋转操作方向上通过单个单向传力轮100驱动，以便提供必要的高致动压力(图10)。

图10示出了这种更复杂的液压控制单元的示意性结构，其中虚线表示机械动力流，点虚线表示液压动力流。

在图9和图10中，“二极管即单向导通”符号表示机械作用的单向传力轮88、100，其中扭矩仅在一个方向上传递。在根据图9的实施例的情况下和在根据图10的实施例的情况下，尽管电动机98的旋转方向改变，泵68、70、72总是在相同的旋转方向上受驱动。

根据本发明，液压驱动单元90、92基本上基于电动机98，至少一个泵68、70、72和液压1-2通阀78。这里，阀78根据换挡过程将由油泵72提供的油压引导到活塞-气缸装置80、82中的正确的一个，借助于该布置，联接单元42、48的致动方式可以类似于机械驱动。

附图中示出的示例性实施例仅用于解释本发明，而非限制性的。

特别地，还可以为装置特征提供方法特征。

Claims (12)

1.一种旋转电机(10)，包括：

-定子(12)，其在每个轴向端部具有绕组端部(16)，并且包括

-转子(40)，其可旋转地安装于所述定子(12)的开口中，并且具有转子轴(24)和层叠转子芯(26)，

其特征在于：

-轴承单元(30)，其用于所述转子轴(24)相对于所述层叠转子芯(26)的可旋转安装，

-传动单元(46)，

-联接单元(42、48)，其设计为提供用于将所述转子轴(24)的旋转联接至所述层叠转子芯(26)的至少两个联接状态，并且在至少一个所述联接状态下，借助于所述传动单元(46)将所述转子轴(24)联接至所述层叠转子芯(26)。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述联接单元(42、48)设计为在一种联接状态下用于将所述转子轴(24)直接旋转联接至所述层叠转子芯(26)。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述联接单元(42、48)设计为自动采用预定的一种联接状态。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，所述联接单元(42、48)设计为根据所述层叠转子芯(26)的旋转方向采取待自动采取的联接状态。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述传动单元(46)包括行星齿轮传动装置。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述传动单元(46)和/或所述联接单元(42、48)至少部分布置在延伸于所述转子轴(24)与所述绕组端部(16)的至少一个之间的区域中。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述联接单元(42、48)包括致动器(32)，所述致动器(32)布置在所述转子轴(24)中并且沿所述转子轴(24)的轴向方向可移位，用于致动所述联接单元(42、48)。

8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，用于驱动致动器(32)的流体驱动单元(72、76、78、80、82)。

9.根据权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，所述流体驱动单元(90、92)包括流体泵(72)，其旋转可以联接至电动机(98)。

10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述流体驱动单元(90、92)被设计为在所述自动采取的联接状态下将所述流体泵(72)的旋转与所述电动机(98)分离。

11.根据权利要求9或10所述的旋转电机，其特征在于，所述流体驱动单元(92)设计为仅在所述联接单元(42、48)的致动期间操作所述流体泵(72)。

12.一种根据前述权利要求中任一项所述的用于旋转电机(10)的转子(40)，其特征在于，所述轴承单元(30)、所述传动单元(46)、所述联接单元(42、48)和/或所述流体驱动单元(90、92)与所述转子(40)一体形成。