CN109716623A - 旋转设备、马达以及冷却马达的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于生成旋转功率的马达，该马达包括：一个定子，用于接收电功率；一个转子，其相对于该定子同轴地布置并且具有一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被布置在该转子上以使得响应于该定子接收电功率，引起该转子旋转；该转子包括一个具有内壁的转子壳体，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该内壁具有沿着该转子壳体的长度延伸的用于冷却剂流动的多个曲折路径。优选地，该马达具有一个输出轴，该输出轴被至少部分轴向地布置在该转子壳体内；该内壁被成形为用于与该输出轴接合并且以便驱动该输出轴。

Description

旋转设备、马达以及冷却马达的方法

本发明涉及旋转设备、马达以及冷却马达的方法。

电动马达被广泛用作生成牵引力的装置。然而，已知的是，牵引马达引起的一个问题是，会在牵引马达内生成大量的热。马达的冷却是重要的，以便避免对马达内的热敏感部件的损害。期望提供成本更低或性能密集更大的马达。然而，如下文将解释的，满足此期望的马达会在正常操作中经历马达内转子的更显著加热。

一种马达(诸如三相同步马达)通常将包括一个定子和一个转子。定子被布置成，在使用中接收电功率以生成变化的磁场。转子被同轴地布置在定子以内且通常由定子围住，该转子包括若干永磁体，所述永磁体在该变化的磁场的影响下引起转子旋转。因此，通过提供电功率，可以得到旋转输出。实质上，可以以相反顺序使用相同的设备生成电力。换言之，如果通过旋转驱动输入驱动转子，则在定子线圈中将生成电压。

在申请人共同未决国际专利申请WO-A-2014/057245中，描述了一种旋转设备、马达以及冷却马达的方法。此文档的整个内容通过引用纳入本文。

如在WO-A-2014/057245中解释的，提供了一种旋转设备，该旋转设备包括用于接收或输出电功率的定子。一个转子被同轴地布置在该定子内，且具有布置在其上的一个或多个磁体。该转子包括一个转子壳体，该转子壳体具有内壁，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该转子还包括一个导管，该导管具有用于冷却剂在该转子的第一端和该转子的第二远侧端之间流动的轴向部件。该转子还包括一个或多个径向流体导管，所述径向流体导管被流体地联接到轴向流体导管，且在使用中被布置成从轴向流体导管接收冷却剂或向轴向流体导管提供冷却剂，该内壁具有用于冷却剂流动的一个或多个流体路径。因此，通过使冷却剂沿着所述一个或多个流动路径流动，该转子被冷却。

在WO-A-2014/057245中描述的旋转设备、马达以及方法工作非常良好。期望提供一种装置，通过该装置从这样的旋转设备提供替代输出。

流体冷却旋转设备或马达的其他实施例被描述于US-A-7,579,725、US-A-4,647,805、US-A-5,589,720、WO-A-90/09053、DE-A-19913199、US-A-4,692,644、US-A-8,022,582、US-A-2001/0308071、US-A-3,521,094、US-A-3,060,335、US-A-3,240,967、US-A-4,350,908、US-A-5,424,593、GB-A-16979、GB-A-2,483,122以及DE-A-3,622,231中。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于生成旋转功率的马达，该马达包括：一个定子，用于接收电功率；一个转子，其被同轴地布置在该定子内并且具有一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被布置在该转子上以使得响应于该定子接收电功率来引起该转子旋转，该转子包括一个具有内壁以及第一端和第二端的转子壳体，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个路径(诸如曲折路径)，所述一个或多个路径沿着该转子壳体的长度延伸，且被配置为引导流动从该转子壳体的该第一端到该第二端并且返回到该第一端。

马达被设置有用于冷却剂的一个或多个曲折路径。所述曲折路径被布置成使冷却剂在两个方向上在该转子壳体上流动。首先，冷却剂能够从第一输入端流动到第二远侧端，且然后流体被重新引导以仍然在该转子壳体上在相反的轴向方向上流动。因此，在该转子壳体自身内不需要用于流体流动的空间或装置，这意味着此空间可以被用于其他功能。为了冷却剂的流动不需要或不设置中心轴向导管，且因此转子内的体积可以保持为空。实际上，在一些实施方案中，由于不存在用于冷却剂流动的中心导管，因此在该转子壳体内限定了中心空隙。这意味着可以减少转子(和马达)整体的质量。

在一个实施方案中，该输出轴被至少部分地轴向地布置在该转子壳体内，该内壁被成形为用于与该输出轴接合并且驱动该输出轴。

本马达包括输出轴，该输出轴至少部分地轴向地位于该转子壳体内，同时仍然能够在该转子壳体的一个表面上实现流体冷却。该马达包括用于冷却剂流动的曲折路径，且在两个方向上提供冷却剂在该转子壳体上的流动。首先，冷却剂能够从第一输入端流动到第二远端，且然后流体被重新引导以仍然在该转子壳体上在相反的轴向方向上流动。因此，在该转子壳体自身内不需要用于流体流动的空间或装置，这意味着此空间可以被用于其他功能。在本系统中，此空间或空地被用来围住该转子的输出轴，这意味着提供了紧凑且高效率的马达。在该转子内提供的空间可以为任何其他需要或期望的功能空出来。一个实施例是纳入一个扭转振动阻尼器。这样的扭转振动阻尼器可以被用来更改其中可以设置该马达的总动力系(powertrain)系统的特性并且在其内提供阻尼，以便增加传动系(drivetrain)耐久性和/或改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH)。扭转振动阻尼器的一个非限制性实施例是使用弹性体元件来将转子联接到输出轴。另一个是液压阻尼器，其中当马达转子向输出轴或从输出轴施加或抵抗扭矩时，流体(诸如油)被迫在2个或更多个室之间。

此外，用于冷却剂的双通流体路径的使用确保转子的第一端和第二端之间的最大温度差被最小化，且因此总的来说最大转子温度被最小化。在一个实施例中，该第一端和第二端之间的温度差是7℃，通过采用双通设计该温度差被减小到1/2至3.5℃。在WO-A-2014/057245的系统中，转子和冷却剂的平均温度沿着其长度变化，这是由于当冷却剂沿着曲折路径的长度流动时，热量被冷却剂吸收。在进入曲折路径时，冷却剂处于起始温度T₁。当它顺着转子的长度传递时吸收热量，使得在第二端处冷却剂的平均温度将是例如T₂。

温度升高将由在传递期间接收例如Q＝1的热量引起。在沿着转子的长度的任何点取在该相同轴向位置处所有冷却剂的平均温度，存在该温度的变化，其通常可能与轴向位置和总温度差线性相关。与之相比，在本系统中，由于双通流动系统，在该相同轴向位置处所有冷却剂的平均温度将大体上恒定，因为在任何轴向位置处将在相反-平行路径中存在一些冷却剂在一个方向上流动和一些冷却剂在另一个方向上流动。平均值将是大体上恒定的。

在一个实施方案中，该马达包括在该壳体内的一个或多个弹性体元件，所述一个或多个弹性体元件被配置为在该马达操作时驱动输出轴。

在此实施方案中，一个或多个弹性体元件被用来将转子的旋转联接到输出轴。由于在转子壳体自身上设置双向冷却剂流动而在转子壳体内设置或空出的空间被用于容纳一个或多个弹性体联接构件。这是特别有利的，因为它实现转子的旋转到输出轴的阻尼和/或低刚度联接。在一些应用(诸如该马达在机动车辆的混合动力发动机内的使用)中，这是有用的，因为当将来自该轴的功率联接到内燃机时，阻尼和/或低刚度是有利的。

在一个实施方案中，该转子壳体具有大体上圆柱形的外部形状，且该壳体的内壁具有用于与所述一个或多个弹性体元件接合的一个或多个径向凸出物。

在一个实施方案中，所述径向凸出物是轴向向内朝向该输出轴凸出的径向翅片(fin)。

在一个实施方案中，该输出轴具有与该转子壳体的向内凸出的径向翅片相互交叉的多个向外凸出的径向翅片。

在一个实施方案中，在向内凸出的翅片和向外凸出的翅片之间限定角扇区，且其中所述弹性体元件被设置在扇区区域内。

在一个实施方案中，所述径向凸出物被限定为该转子壳体的波状外形内表面的一部分。

在一个实施方案中，该输出轴具有一个波状外形表面，该波状外形表面具有一个或多个凹处(recess)，以与该转子壳体的轮廓限定用于容纳所述一个或多个弹性体元件的纵向空隙。

在一个实施方案中，该马达包括呈纵向构件的形式的多个弹性体元件。

在一个实施方案中，所述纵向构件是圆柱形的。

在一个实施方案中，所述曲折路径是螺旋形的。

在一个实施方案中，所述曲折路径被限定在该内壁的2个同心层之间。

在一个实施方案中，所述同心层中的一个具有形成在其上的螺旋形肋，以与所述同心层中的另一个组合限定所述螺旋形路径。

在一个实施方案中，存在两个螺旋形路径，在所述两个螺旋形路径中流体在使用中从该第一端流动到第二两个螺旋形路径，在所述第二两个螺旋形路径中流体在使用中从该第二端流动到该第一端。

在一个实施方案中，螺旋角度在30°和45°之间。

在一个实施方案中，所述弹性体元件由选自以下：天然橡胶或丁腈橡胶、氟弹性体、硅树脂或其他聚合物的材料形成。

在一个实施方案中，该或每个弹性体元件的长度是该转子壳体的长度的至少80％。

根据本发明的第二方面，提供了一种操作马达的方法，其中该马达包括：一个定子，用于接收电功率；以及一个转子，其同轴地布置在该定子内，该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述一个或多个曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且该转子具有一个与其联接的输出轴，该方法包括：提供冷却剂从该转子壳体的该第一端到该第二端并且返回到该第一端的流动；提供电功率至该定子，以便引起该转子旋转。

在一个实施方案中，该方法包括提供弹性体元件，以提供该转子与该输出轴的联接。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于生成旋转功率的马达，该马达包括：一个定子，用于接收电功率；一个转子，其相对于该定子同轴地布置并且被布置在该定子内并且具有一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被布置在该转子上以使得响应于该定子接收电功率，引起该转子旋转；该转子包括一个具有内壁的转子壳体，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该内壁具有沿着该转子壳体的长度延伸的用于冷却剂流动的多个曲折路径；以及一个输出轴，其被至少部分地轴向地布置在该转子壳体内；该内壁被成形为用于与该输出轴接合并且以便驱动该输出轴。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于生成电力的旋转设备，该旋转设备包括：一个定子，其具有绕组；一个转子，其相对于该定子同轴地布置或布置在定子内并且具有一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被布置在该转子上以使得响应于以旋转方式驱动的转子在该定子的该绕组内生成电功率；该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述一个或多个曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且被配置为引导流动从该转子壳体的该第一端到该第二端并且返回到该第一端。

根据本发明的另一方面，提供了使用旋转设备生成电力的方法，该旋转设备包括：一个定子，其具有绕组；一个转子，其相对于该定子同轴地布置或被布置在该定子内并且具有布置在其上的一个或多个磁体，其中该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，以及用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述一个或多个曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且被配置为引导流动从该转子壳体的该第一端到该第二端并且返回到该第一端，该方法包括：提供旋转功率以便引起该转子转动，且从而在定子绕组内生成电功率。

就部件而言，用于生成电力的旋转设备与第一方面的马达相同，但不是由电力驱动以生成旋转功率，提供旋转功率作为输入以便在定子的绕组内以生成的电压的形式生成电力。因此，如“在一个实施方案中”提供的(或实际上在说明书末尾的从属权利要求中列出的)的上文描述的特征中的任何一个可以与用于生成电力的旋转设备一起提供。

现在将参考附图详细描述本发明的实施方案，在附图中：

图1是在WO-A-2014/057245中公开并且描述的旋转设备的示意性表示；

图2是旋转设备的示意性表示；

图3是图2的旋转设备的侧视图；

图4是图2和图3的旋转设备的纵向横截面视图；

图5是图1和图2的旋转设备的立体视图，其中示出外壳体的一部分被移除；

图6是图1和图2的旋转设备的立体视图，其中示出外壳体的一部分被移除；

图7是图1和图2的旋转设备的立体视图，其中示出外壳体的一部分被移除；

图8A和图8B是图1和图2的旋转设备的立体视图和截面端视图，其中示出外壳体的一部分被移除；

图9是沿着与图4的竖直轴线不同的竖直轴线穿过图2和图3的旋转设备的纵向横截面；

图10是通过图1至图9的旋转设备截取的横向横截面的四分之一圆(quadrant)；

图11是根据第二实施方案的旋转设备的立体视图；

图12是图11的旋转设备的立体视图，其中外壳体的一部分被移除；

图13是穿过图11和图12的旋转设备的横截面纵向视图；

图14是图11和图12的旋转设备的立体视图，其中多个外部部件被移除；

图15是图11和12的旋转设备的立体视图，其中多个外部部件被移除；

图16是图11和图12的旋转设备的立体视图，其中多个外部部件被移除；

图17是在一个纵向端处切断以示出输出轴的图11的旋转设备的示意性视图；

图18是图17的设备的端面视图；

图19是穿过图11和图12的旋转设备的横向截面的四分之一圆；以及

图20A至图20C示出了在操作中转子的四分之一圆的示意性表示。

图1示出了穿过在申请人共同未决申请WO-A-2014/057245中描述的类型的旋转设备的纵向横截面的示意性表示。该设备包括定子2，该定子通常包括绕组(未示出)。定子2被布置在旋转设备组件的套管4内。布置在马达组件内的是大致指定在6处的转子。在此实施例中，转子被布置在定子内，但是应理解，该布置可以是相反的，即定子被布置在转子内。于是更一般地，转子可以被说成相对于定子同轴地布置。

再次参考图1，该转子包括围绕转子壳体10布置的磁体8。所述磁体优选地是包括诸如镝的材料的永磁体。转子6被布置成由于磁体10与形成定子的通电的绕组2的相互作用而旋转。换言之，当向绕组供应电力时，绕组的磁场与磁体8之间的相互作用引起转子旋转。

冷却机构以轴向中心地布置在转子内的轴向导管12的形式来提供。流体从第一端14进入、在方向A上顺着转子轴向流动、且然后在导管12的第二端16处径向向外流动。冷却流体然后经由螺旋形路径18返回，所述螺旋形路径由螺旋形凹槽(groove)20和转子6的壁10之间的相互作用限定。

花键22被设置在该旋转设备的远侧端处，且被用来与输出轴(未示出)接合。

如上文解释的，该旋转设备工作良好，然而期望一种装置，通过该装置从这样的旋转设备提供替代输出。

本旋转设备提供了不需要用于冷却流体的轴向导管的布置。这通过在转子壳体的外表面上使用双向曲折路径来实现，从而在旋转设备内提供更多可用空间或体积，其然后可以被用于容纳其他元件。在具体实施例中，可用的空间被用于容纳低刚度元件和高阻尼元件(例如弹性体元件)，以用于减轻扭转振动，扭转振动是混合动力车辆应用中的常见问题，在混合动力车辆应用中，马达被连接到内燃机。换言之，在某些实施方案中，弹性体材料被用来从马达向输出轴提供阻尼驱动。

与旋转输出得自花键输出构件22的图1的系统相反，在本系统中，双向曲折路径被设置在转子内并且被布置在转子壳体上，这意味着不需要中心流体输入。这进而能够在与图1相同的设备体积或占地面积内容易地实现阻尼旋转输出。

此外，通过摒弃轴向导管，本旋转设备的设计比在申请人共同未决申请WO-A-2014/057245中描述的、具有较少零件数和较少密封件数的先前设备的设计更简单。下文的描述涉及一种马达，但是应理解，通过具有提供作为输入的旋转功率，该设备可以作为用于生成电功率的旋转设备运行。

图2是从旋转设备的上方看到的示意性立体视图。可以看到外壳体，该外壳体是定子壳体并且含有多个绕组，所述多个绕组被用作电磁体以与设置在转子上的永磁体接合，如下所述。

图3是图2的旋转设备的侧视图。示意性地表示了多个部段，且下文将详细描述这些部段。

现在转到图4，示出了穿过图2和图3的旋转设备的纵向横截面。旋转设备30包括用于接收冷却流体的轴向入口32。同轴出口42围绕入口管32设置。转子包括围绕转子30的内壳体设置的磁体36。驱动轴40被设置成联接到布置在转子的壳体内的上游部段42。弹性体构件44被设置在转子内，且如下文将描述的，当转子被驱动旋转时，旋转力被施加到弹性体构件44，所述弹性体构件进而驱动驱动轴40的旋转。优选地，所述弹性体构件延伸到内壳体38的整个(或大体上整个)轴向长度。

转子壳体包括大体上圆柱形的内壁46，该内壁具有形成在其上的路径，所述路径可以是曲折的。在此情况下，设置一个或多个螺旋形肋48，所述肋在壁46和38之间限定一个或多个螺旋形路径50。内壁在远侧端处由圆形端壁47封闭。端壁47可以与圆柱形内壁46成一体或被单独地装配到圆柱形内壁46内。输入壁35被设置在转子的第一端处，且用于封闭转子并且为入口导管32提供支撑。此外，它用于限定离开转子的流体的流动路径34。

曲折或螺旋形路径被限定在壁46和38之间。所述壁是同心圆柱形层。在一个实施例中，这通过外壁38的内表面的横截面为圆形并且内壁46具有形成在其上的螺旋形肋来实现，所述肋由外壁围住，从而限定螺旋形或曲折路径。在另一个实施例中，螺旋形肋可以被形成在外壁38的内表面上，其中内壁46与它们协作以便限定螺旋形路径。在另一个实施例中，对应的螺旋形凹槽被形成在所述壁中的一个或两个中以限定螺旋形路径。提供静态O形环52。这在内壁46和转子壳体壁38之间提供密封。

螺旋形路径50可以是用于冷却剂的双通螺旋形路径，因为用于通过入口32进入并且然后通过出口34离开的冷却剂的路径涉及首先在从入口32到出口端54的方向上(在方向X上)沿着螺旋形路径传递并且然后接着在从端54向后朝向出口34的轴向方向Y上传递。使用的冷却剂可以是任何适当的冷却剂，诸如水或油。

在入口端处，设置径向路径56，且在使用中，该径向路径经由入口路径32接收冷却剂。冷却剂然后沿着径向路径56径向向外流动并且流动到螺旋形路径50内。流体然后沿着该路径流动，在它行进时吸收热量，直至到达转子30的远端，在该点处，由于压力差而因此进入与入口路径平行但反向的另一个螺旋形路径，且在大致轴向方向Y上沿着该螺旋形路径流动。在该螺旋形路径的端处，流体沿着径向导管(在图4中未示出)径向向内流动并且流动到出口路径34，从该出口路径可以从该旋转设备移除该流体。

在转子的远侧端处设置端止动件，该端止动件用于在流体到达转子远侧端时沿着平行且交错的曲折路径向后引导该流体。流体压力和流体流动的方向足以确保沿着将流体递送到转子的远侧端的曲折路径没有流体回流。转子壳体优选地由诸如铁、铝、铜或镍合金或陶瓷(诸如氧化铝)的材料形成。

参考图6，转子的部段中的一些已经被切掉以进行解释。可以看到围绕壳体38的磁体36。可以看到限定螺旋形路径50的螺旋形肋48。可以看到从转子中出来的驱动轴40。设置了多个花键57，所述花键的功能将在下文被更详细地描述。沿着螺旋形路径50示出了流体流动的反向性质。在第一通道51中，流体沿着螺旋形路径流动，但是其流动的轴向分量是从转子的入口端到远侧端。在第二通道53中，流体流动的轴向分量是从转子的入口端到远侧端。

在本文中描述的优选实施例中，反向流动路径被示出并且被描述为本质上是螺旋形的。螺旋形路径的使用通常确保平滑且均匀的流体流动，同时实现转子壳体壁的完全流体覆盖。也可以使用曲折路径的其他实施例。例如，流动路径可以是实现转子壳体壁的完全表面覆盖或至少90％表面覆盖的任何形式，且也能实现反向流动，使得在壁的表面上在两个总体轴向方向上流动是可能的。如果使用螺旋形流动，则优选的是螺旋的角度由压力损失和热传递系数的平衡确定。通过约2m/s的流速、且与中心轴的螺旋角度为50度可以给出良好的平衡。通常，使用相对于转子的旋转轴线在5°至85°的范围内的螺旋角度。更优选地，它在30°至60°的范围内，且最优选地在30°至45°的范围内。

参考图7，示出了壳体或壁46的另一部段被切掉。这暴露了多个弹性体元件44，所述多个弹性体元件被布置成在转子旋转时驱动驱动轴40的旋转。通过电磁体(未示出)的作用来引起磁体36旋转。当磁体旋转时，旋转被传送到转子内的其他部件，最值得注意的是壁38和螺旋形带肋壳体46。壳体或壁46包括限定轴向切口或凹处的波状外形内表面。所述凹处被设置有弹性体元件。现在参考轴40、42，设置多个轴向切口，所述轴向切口对应于壁46内的切口或凹处。这些切口与壁46中的切口组合以围绕或包住弹性体元件。

由于壳体46内的轴向切口的形状和弹性体构件44的存在，壳体46的旋转驱动弹性体元件的对应旋转，所述弹性体元件进而驱动轴40。换言之，驱动轴40的旋转通过驱动磁体36来创建，所述磁体进而经由壳体46和弹性体元件44之间的相互作用引起驱动轴旋转。在示出的实施例中，使用了4个等间隔的弹性体元件，但是应理解，该数目可以变化。在一个实施例中，使用两个相对安装的构件，且在另一个实施例中使用6个。

由于元件44的弹性体品质，驱动轴的扭转振动被最小化或被完全避免。在此实施例中，弹性体元件的形式是大致细长的和圆柱形的。通常，每个弹性体元件的直径可以取决于马达的尺寸，但是通常可以在5到20mm之间，或更优选地在8到15mm之间。

为了清楚起见，图8A示出了在花键57之前轴向切断的图7的转子的一种型式。图8B示出了沿着图3中的线AA的横向截面视图。

再次参见图6，可以看到花键57在驱动轴40上。所述花键不是为旋转设备提供驱动的主要或实际上必需的部件。这通过弹性体元件的相互作用和驱动轴42的成形来实现。然而，优选地设置多个花键，所述花键起用于与驱动轴可能被连接到的向前轴向部件接合的止动件的作用。

图8B示出了穿过图8A的设备的横截面。弹性体元件44被示出为布置在壳体46和驱动轴42之间。驱动轴42的横截面具有大致十字形的形状，但是应理解，可以使用任何适当的形状，只要它实现弹性体元件44之间的旋转联接即可。在示出的实施例中，设置了四个螺旋形肋，因此限定四个平行的螺旋形路径。在示出的实施例中，路径64中的两个提供流体在向内的第一轴向方向上的流动，且路径66中的两个提供流体在相反的轴向方向上的流动。因此，在该旋转设备内存在流体的逆流动。

现在参考图9，示出了穿过旋转设备的纵向横截面。该纵向横截面的位置是在方向R-R’上，如图8中示出的。因此，不能够看到弹性体元件44，但可以看到驱动轴40。图9用于示出流体在其返回和从旋转设备退出时的路线。该旋转设备包括轴向导管60，该轴向导管用于在流体首先在轴向方向上向下传递之后并且然后在方向Y上返回之后接收该流体。该流体然后沿着同轴出口34流动，且然后被移除以便回收或处置。

现在参考图10，示出了以横向横截面示出的旋转设备的四分之一圆。

关于图1至图8提到的部件以相同的方式编号，且它们的功能将从图10本身清楚。可以看到，壳体38与内壳体46和螺旋形肋48组合限定多个螺旋形通道50，所述多个螺旋形通道沿着转子的长度轴向延伸。弹性体元件44被布置在壳体46内的纵向凹处58中。

驱动轴42的上游部段被成形使得它也具有多个凹处60，使得每个弹性体元件44紧密地配合在壳体46内的纵向凹处58和驱动轴42内的凹处60内或之间。在横向横截面中，凹处60具有凸起部段62，使得弹性体元件44被有效地围在驱动轴42和壳体46之间。在壳体46旋转时(由于如上文描述的转子的驱动)，切向力F将被施加到弹性体元件。随后，该力将通过弹性体元件44与驱动轴内的成形的凹处60之间的相互作用而被联接到驱动轴42。因此，驱动轴可以由旋转设备旋转地驱动。

图11示出了来自根据另一个实施方案的旋转设备的转子的示意性表示。图12示出了图11的转子，其中为了清楚起见，移除了多个零件。图13是图11和图12的旋转设备的纵向横截面视图。

图13的转子的多个部件与参考图1至图10描述的第一实施方案的部件相同。这些部件的详细描述将不被重复，但应理解，共同部件的操作方法将是大体上或完全相同。

图13的转子包括驱动轴70，该驱动轴具有布置在转子的壳体内的部段72。在图13的视图中，可以显现的是驱动轴完全填充旋转设备的壳体。实际上，内部分72的结构包括第一多个径向凸出物或翅片，如在图14看到的。翅片74被径向联接到驱动轴70。此外，设置第二多个翅片，也被径向安装，但是第二多个翅片76被各自固定地联接到壳体46。换言之，转子具有第一径向相互交叉的翅片和第二多个径向相互交叉的翅片，其中第一多个翅片74被固定地安装到驱动轴，且第二多个76被固定地安装到转子壳体的内壁46。更为总体地，可以看到，转子壳体内的空间或空隙包含为旋转功率提供输出的相互交叉翅片。如上文解释的，该空间或空隙可以被用于其他功能以及在例如图14中示出和参考例如图14描述的功能。

可以在空隙内设置的其他部件、元件或功能的实施例包括提供扭转阻尼的其他方式或装置。在一个实施例中，可以包括液压阻尼器或阻尼机构。在此情况下，将提供中心构件和具有设置用于液压阻尼流体通过的开口或凹槽的外壳体之间的一些相互交叉。以类似于图14示出的方式(其中弹性体元件被设置在相互交叉的指状物74和76之间)类似的方式，代替使用弹性体元件，来提供液压流体且在相互交叉的构件内设置开口或凹槽以提供阻尼。

在另一个实施例中，提供了一种旋转摩擦阻尼器。该旋转摩擦阻尼器包括金属弹簧元件(例如纤细辐条)中的一个或两个，以提供限定的旋转刚度(即以Nm/弧度为单位)和轴向预加载的弹簧元件(例如圆锥形‘Belleville’垫圈)，其中由弹簧元件准许的任何小的旋转位移量将引起轴向预载元件的滑动，且由于承载轴向预载荷的元件之间的摩擦，从而对旋转的限定阻力(即以Nm为单位)提供阻尼。

在另一个实施例中，提供了一种离心摆式减震器。该离心式摆式减震器通过储存能量并且在适当的时间将其返回到振动系统来工作，以增加传动系系统耐久性和/或改善噪音、振动和声振粗糙度(NVH)，而不是作为阻尼器将旋转动能转换为热量。摆式阻尼器的应用的一个实施例是将在转子内部纳入圆柱形凹穴(pocket)，所述凹穴容纳较小直径的金属圆柱体(摆锤(pendula))，所述圆柱体在凹穴内自由振荡。应理解，旋转摩擦阻尼器和离心摆式减震器仅仅是可以在现在通过在转子内不存在任何中心轴向流体导管而可获得的空间内设置的部件或功能的实施例。

如上文也解释的，在一个实施方案中，空隙可以留空，以便减小转子和/或马达的总质量。在另一个实施例中，驱动联接件(例如花键)可以被集成在转子主体内，再次可以减小质量和总包装体积。

更一般地，可以简单地是以下情况：空隙被留空，这用于减小转子的总重量。

在每对邻近的翅片之间限定一个空间(一“对”包括来自第一多个翅片的一个翅片和来自第二多个翅片的一个翅片)，且在该空间内布置大致纵向棱柱形式的弹性体元件78。在此实施例中，横截面是大致蘑菇形，但是可以使用任何合适的形状。参考图16，可以看到弹性体材料78被布置在第一个径向向内凸出的径向翅片76和第一个径向向外凸出的翅片74之间。间隙80(图16)被设置在径向向内凸出的翅片76和驱动轴的中心支撑件82之间。

借助于通过向周围的电磁体(未示出)中的绕组提供功率而使转子旋转，由此固定地安装到壳体46的翅片76随着壳体旋转，且从而向弹性体元件78施加压缩力，所述弹性体元件78进而向驱动轴70施加驱动力。因此，弹性体元件78被有效地压缩在来自第一多个和第二多个的邻近的径向翅片之间。此驱动输出轴的装置确保驱动器由于弹性体元件的可压缩性而受阻尼。

在图14的实施例中，仅示出了单个弹性体元件78，但是应理解，在邻近的成对的翅片74和76之间的扇区中的每个中，将设置弹性体元件。图19示出了设置在翅片74和76之间的两个弹性体元件78。参考图13，流体流动的详细描述将不被重复，因为它与参考图4和图9描述的流体流动大体上相同。

与WO-A-2014/057245的旋转设备比较，参考图11至图19描述的实施方案提供了与参考图1至图10描述的实施方案相同的优点。在转子壳体的外表面上使用双向曲折路径在旋转设备内提供了体积，该体积被用于纳入其他元件并且特别是被用于包括低刚度元件和高阻尼弹性体元件。

形成弹性体元件的弹性体材料可以是任何适当的弹性体，诸如天然橡胶或较高操作温度FKM材料。通过使用此驱动旋转设备的驱动轴的装置，可以提供一种解决输出的噪声、振动和声振粗糙度的问题的旋转设备。此外，由于旋转设备通常将在混合动力电动车辆中使用并且因此将需要联接到发动机或共同齿轮传动系统的输出的事实，提供阻尼和限制扭转振动的能力是一个显著优点。

图11至图19的实施方案中的径向翅片的纵向范围或实际上图2至图10的实施方案的弹性体元件和相互作用的弯曲表面的纵向范围优选地是转子壳体的长度的至少80％，且更优选地沿着转子壳体的整个长度。这使热量生成沿着转子的整个长度或大体上整个长度分布，且因此使沿着轴向长度的任何特定位置处过热的风险最小化。

图20示出了转子四分之一圆的示意性视图，其中弹性体元件78由于壳体相对于驱动轴74的移动而经受压缩。图20A示出了一个预压缩位置，且图20B示出了一个压缩位置，其中弹性体元件78处在应变下。在此具体实施例中，在40Nm的扭矩、183Nm/rad的平均速率下以12.5°扭曲示出了应变曲线。

图20B中的弹性体元件78的形状示出了预期在操作中经受的变形。弹性体元件的横截面被选择，以便最大化弹性体元件所经受的压缩力的径向分布。这进一步确保热量在整个弹性体元件中更均匀地分布。在示的实施例中，弹性体元件的横向横截面是大致蘑菇形，即其具有第一直径的第一径向内部分和具有较大横截面、比第一部分径向更向外的第二部分。该横截面优选地具有空位或空隙区域84。这是特别有利的，因为它为变形的弹性体提供空间，以便在整个弹性体压缩时移动进入。

在示出的实施例中，提供了许多花键57。这些花键可以与转子壳体上的径向向内凸出的齿59接合，以限制弹性体元件必须支撑的行程和扭矩和/或提供扭转刚度特性相对于扭转角度的变化。输出轴和转子壳体之间的主要旋转接合装置是弹性体元件，且转子壳体旋转的方式引起弹性体元件压缩，这然后驱动输出轴。然而，花键57和向内凸出的齿59限定轴和壳体之间的相对旋转的限制。在正常操作中，预期将不存在花键57和齿59之间的接合。

花键57中的每个通常将在限定在每对向内凸出的齿59之间的弓形环形部段61(参见图18)中的一个内移动。它们将仅遇到并且接合齿59，作为与转子壳体相对旋转的限制。可以根据需要选择实际的花键数目和角间距以及弓形环形部段61的角范围。在一个实施例中，围绕转子壳体布置以90度分离的4个向内凸出的齿，且对应地存在4个花键，其中限定的弓形环形部段61中的每个中有一个花键。

在一些实施例中，在每个弓形环形部段61中存在2个花键。

在一个实施例中，花键的角度间距与弓形环形部段61的角范围或长度一起被配置为使得在接合时，所有花键和齿对同时接合。

图20C是示出在操作中图1至图10的实施方案的视图。在此情况下，可以看到壳体46的横截面限定了通道58，弹性体构件44被定位在该通道内。驱动轴42由变形和压缩的弹性体构件44驱动，该弹性体构件44本身由形成转子的一部分的壳体46的旋转驱动。在此具体实施例中，在40Nm的扭矩、76Nm/rad的平均速率下以30°扭曲示出了应变曲线。

已经具体参考例示的实施例描述了本发明的实施方案。然而，应理解，可以对在本发明的范围内描述的实施例进行变化和修改。

Claims (22)

1.一种用于生成旋转功率的马达，该马达包括：

一个定子，用于接收电功率；

一个转子，其相对于该定子同轴地布置并且具有一个或多个磁体，所述磁体被布置在该转子上，以使得响应于该定子接收电功率来引起该转子旋转，

该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且被配置为引导流动从该转子壳体的第一端到第二端并且返回到第一端。

2.根据权利要求1所述的马达，包括一个输出轴，该输出轴被至少部分轴向地布置在该转子壳体内，该内壁被成形为用于与该输出轴接合并且驱动该输出轴。

3.根据权利要求1所述的马达，包括在该壳体内的一个或多个弹性体元件，所述弹性体元件被配置为在该马达运行时驱动该输出轴。

4.根据权利要求3所述的马达，其中该转子壳体具有大体上圆柱形的外部形状，且该壳体的内壁具有用于与所述一个或多个弹性体元件接合的一个或多个径向凸出物。

5.根据权利要求4所述的马达，其中所述径向凸出物是轴向向内朝向该输出轴凸出的径向翅片。

6.根据权利要求5所述的马达，其中该输出轴具有与该转子壳体的向内凸出的径向翅片相互交叉的多个向外凸出的径向翅片。

7.根据权利要求6所述的马达，其中在向内凸出的翅片和向外凸出的翅片之间限定角扇区，且其中所述弹性体元件被设置在扇区区域内。

8.根据权利要求4所述的马达，其中所述径向凸出物被限定为该转子壳体的波状外形内表面的一部分。

9.根据权利要求8所述的马达，其中该输出轴具有一个波状外形表面，该波状外形表面具有一个或多个凹处，以与该转子壳体的轮廓限定用于容纳所述一个或多个弹性体元件的纵向空隙。

10.根据权利要求8或9所述的马达，其中该马达包括呈纵向构件的形式的多个弹性体元件。

11.根据权利要求8至10所述的马达，其中所述纵向构件是圆柱形的。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的马达，其中所述曲折路径是螺旋形的。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的马达，其中所述曲折路径被限定在该内壁的两个同心层之间。

14.根据权利要求13所述的马达，其中所述同心层中的一个具有形成在其上的螺旋形肋，以与所述同心层中的另一个组合限定所述螺旋形路径。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的马达，其中存在两个螺旋形路径，在所述两个螺旋形路径中流体在使用中从该第一端流动到第二两个螺旋形路径，在所述第二两个螺旋形路径中流体在使用中从该第二端流动到该第一端。

16.根据权利要求12至15中的任一项所述的马达，其中螺旋角度相对于旋转轴线在5°和85°之间，优选地在30°至60°的范围内，且更优选地在30°至45°的范围内。

17.根据权利要求3至16中的任一项的马达，其中所述弹性体元件由选自天然橡胶或丁腈橡胶、氟弹性体、硅树脂或其他聚合物的材料形成。

18.根据权利要求3至16中的任一项所述的马达，其中该弹性体元件或每个弹性体元件的长度是该转子壳体的长度的至少80％。

19.根据权利要求1中的任一项所述的马达，其中在该转子壳体内限定一个中心空隙。

20.一种操作马达的方法，其中该马达包括：一个定子，用于接收电功率；以及一个转子，其相对于该定子同轴地布置，该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且该转子具有一个与其联接的输出轴，该方法包括：

提供冷却剂从该转子壳体的第一端到第二端并且返回到第一端的流动；

提供电功率至该定子，以便引起该转子旋转。

21.根据权利要求20所述的方法，包括提供弹性体元件，以提供该转子与该输出轴的联接。

22.一种用于生成电力的旋转设备，该旋转设备包括：

一个定子，其具有绕组；

一个转子，其相对于该定子同轴地布置并且具有一个或多个磁体，所述磁体被布置在该转子上，以使得响应于以旋转方式驱动的该转子在该定子的绕组内生成电功率；

该转子包括一个具有第一端和第二端的转子壳体，所述磁体围绕该壳体布置，且其中该壳体具有用于冷却剂流动的一个或多个曲折路径，所述曲折路径沿着该转子壳体的长度延伸，且被配置为引导流动从该转子壳体的第一端到第二端并且返回到第一端。