CN113016123A - 带轮支撑的润滑剂支撑电动机 - Google Patents

Abstract

一种润滑剂支撑的电动机，包括：定子，其沿着轴线延伸；以及转子，其以径向围绕且间隔开的关系可旋转地设置在所述定子周围，以限定至少一个支撑腔。润滑剂设置在支撑腔中，用于围绕定子支撑转子。轮缘固定地连接到转子上，并与转子和定子形成围绕关系。因此，在第一方面，转子的旋转直接传递到轮缘，使得轮缘根据转子的旋转而旋转。根据另一方面，转子可旋转地设置在定子内，并且行星齿轮减速机构可操作地互连到转子、定子和轮缘，并且被配置为响应于转子在定子内的旋转而旋转轮缘。

Description

带轮支撑的润滑剂支撑电动机

相关申请交叉引用

本申请要求2018年10月30日提交的美国临时申请序列号62/752,442的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种润滑剂支撑的电动机。更具体地，本发明涉及一种具有集成轮支撑的润滑剂支撑的电动机。

背景技术

该部分提供了背景信息的一般概述，并且在该部分中提供的评论和示例不一定是本发明的现有技术。

在汽车、卡车和某些非高速公路应用中的各种传动系从中央原动机获取动力，并使用诸如传动装置、驱动桥、传动轴和活动轴的机械装置将动力分配到车轮。当原动机可能体大或笨重时，例如各种内燃机(“ICE”)，这些结构工作良好。然而，更多的关注正集中于原动机的替代设置，所述设置提供改进的环境性能，消除机械传动系部件并导致具有更多乘客和有效载荷空间的重量更轻的车辆。

“轮上”、“轮内”或“近轮”电动机结构是传统ICE原动机的一种替代设置，其通过设置在多个车轮上、内或附近的一个或多个电动机将原动机功能分配给多个车轮中的每一个或一些车轮。例如，在一个实例中，使用穿过转子和滚动元件轴承的中心轴来支撑转子的牵引电动机可以用作“轮上”、“轮内”或“近轮”电动机结构。在另一个例子中，润滑剂支撑的电动机，例如在美国申请序列号16/144,002中所描述的，可以用作“轮上”,“轮内”或“近轮”电动机结构。尽管与基于内燃机的原动机相比，这些电动机构造中的每一个都导致较小的尺寸和较轻的重量设置，但是它们中的每一个都具有某些缺点和不足。

例如，使用牵引电动机作为“轮上”,“轮内”或“近轮”的结构仍然导致电动机太重且不够坚固以至于不足以冲击负载以用于车轮端部的应用。换句话说，本发明的牵引电动机是由滚动元件轴承支撑的大而重的结构，其太重且太大而不能用于车轮端部应用。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种润滑剂支撑的电动机，该电动机包括：定子，该定子沿着轴线延伸；转子，该转子沿着轴线延伸，并且以径向围绕和间隔关系可旋转地设置在定子周围，以限定在定子和转子之间延伸的至少一个支撑腔。润滑剂设置在至少一个支撑腔中，用于围绕定子支撑转子。轮缘固定地连接到转子上，并以围绕转子和定子的关系设置。因此，在这一方面，转子的旋转直接传递到轮缘，使得轮缘根据转子的旋转而旋转。换句话说，由润滑剂支撑的电动机的转子直接支撑从动轮。

根据另一个方面，本发明涉及一种润滑剂支撑的电动机，该电动机包括：定子，该定子沿着轴线延伸；转子，该转子沿着轴线延伸，并且以间隔关系可旋转地径向地设置在定子内，以限定在定子和转子之间延伸的至少一个支撑腔。润滑剂设置在所述至少一个支撑腔中，用于在定子内支撑转子。轮缘设置成与定子和转子径向围绕，并且行星齿轮减速机构可操作地与转子、定子和轮缘互连，并被配置为响应于转子在定子内的旋转而旋转轮缘。

在这些方面中的任何一个中的润滑剂支撑的电动机是轻便的，并且因此有助于用于消除来自汽车和陆地车辆的重量和尺寸的总体设计策略。考虑到本发明的以下更详细的描述，将会认识到其它优点。

附图说明

文中说明的附图仅用于说明所选择的实施方式的目的，而非用于说明全部可能的实施方式，并且不旨在限制本发明的范围。

图1是根据本发明的润滑剂支撑电动机的示意图；

图2是润滑剂支撑的电动机的第一方面的剖视图，示出了直接支撑的轮；和

图3是润滑剂支撑的电动机的另一方面的剖视图，示出了具有减速机构的轮端电动机和由减速机构的齿圈支撑的轮。

具体实施方式

现在将更全面地描述具有集成轮支撑的润滑剂支撑电动机的示例性实施例。提供这些示例性实施例中的每一个以使得本发明对于本领域的技术人员来说是彻底和完全地传达本发明的概念、特征和优点的范围。为此，阐述了许多具体细节，例如与润滑剂支撑的电动机相关联的具体部件、装置和机构的示例，以提供对本发明相关联的每个实施例的透彻理解。然而，如对于本领域技术人员将显而易见的，不是这里描述的所有具体细节都需要使用，示例性实施例可以以许多不同的形式来实现，因此不应被理解或解释为限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的一个方面的润滑剂支撑电动机10。如图1最佳所示，润滑剂支撑电动机10包括定子12和转子14，转子14沿着轴线A延伸并可移动地设置在定子12内，以在其间限定支撑腔或间隙16。润滑剂18设置在间隙16中，用于在定子12内支撑转子14，并在这些部件之间提供连续的接触。因此，润滑剂18可以用作转子14和定子12之间的缓冲器(例如，悬架)，从而使它们之间的接触最小化或防止它们之间的接触。也就是说，润滑剂18可防止定子12和转子14之间的直接接触，并提供电润滑剂支撑的电动机10，该电润滑剂支撑的电动机10由于润滑剂18的存在而耐冲击和振动负载。附加地并且可选地，可以使用基本上不可压缩的润滑剂18，以便使定子12和转子14之间的间隙最小化。

如图1进一步所示，定子12限定了通路20，该通路设置成与间隙16流体连通，用于引入润滑剂18。然而，通路20可以设置在润滑剂支撑电动机10的任何其它部件上，而不脱离本发明的公开内容。根据一个方面，润滑剂18可以以各种方式循环或泵送通过通路20并进入间隙16。例如，润滑剂18的高压源(例如泵)22可以流体连接到润滑剂18的低压源(例如贮槽)24，其中润滑剂可以从高压源移动到低压源，通过通路20并进入间隙16。转子14相对于定子12的旋转可以作为自泵运行，以驱动润滑剂18通过通路20并进入间隙16。

如图1进一步所示，转子14与驱动组件22互连，该驱动组件22用于将润滑剂支撑的电动机10连接到车辆的多个车轮中的一个上。例如，在一个实例中，驱动组件22可以包括行星齿轮系统。或者，驱动组件22可包括一个或多个平行轴齿轮。定子12和转子14被配置为在其间施加电磁力以将电能转换为机械能，移动转子14并最终驱动经由驱动组件22耦合到润滑剂支撑电动机10的车轮。驱动组件22可以响应于转子14的运动在润滑剂支撑的电动机10和车轮之间提供一个或多个减速比。

图1所示的本发明的上述方面涉及所示的实施例，其中定子12围绕转子14。然而，润滑剂18的一般操作以及定子12和转子14之间的关系可以用在转子14和定子12的替代设置中，例如转子14从定子12径向向外设置，如下面进一步描述的。在这种情况下，轮子结构可以由转子14支撑，而不是将转子14连接到驱动轮子的驱动组件上。

参照图2，提供了本发明另一方面的轮端电动机系统100。系统100可以包括直接支撑在润滑剂支撑的电动机110上的轮子。这种结构对于单轨车辆，例如滑板车是理想的，其中车轮上的强倾翻力矩被减小或不存在。

系统110可以包括定子112和转子114，转子114沿着轴A可移动地设置在定子112周围，以限定设置在定子112和转子之间的间隙或支撑腔116。润滑剂118设置在间隙116中，用于围绕定子112支撑转子114，并在这些部件之间提供连续的接触。因此，润滑剂118可以用作转子114和定子112之间的缓冲器(例如，悬架)，从而使它们之间的接触最小化或防止它们之间的接触。换句话说，润滑剂118防止定子112和转子114之间的直接接触，并提供电润滑剂支撑的电动机110，该电润滑剂支撑的电动机110对由于润滑剂118的存在而引起的冲击和振动负载是稳固的。附加地并且可替代地，可以使用基本上不可压缩的润滑剂118，以便使定子112和转子114之间的间隙最小化。

如图2进一步所示，定子112限定通路120，该通路120设置成与间隙116流体连通，用于引入润滑剂118。然而，通路120可以设置在润滑剂支撑电动机110的任何其它部件上，而不脱离本发明。根据一个方面，润滑剂118可以以各种方式循环或泵送通过通路120并进入间隙116。例如，润滑剂118的高压源121(例如泵)可以流体地连接到润滑剂118的低压源(例如贮槽，未示出)，其中润滑剂可以从高压源移动到低压源，通过通路120并进入间隙116。转子114相对于定子112的旋转可以作为自泵运行，以驱动润滑剂118通过通路120并进入间隙116。

定子112可以连接到与轴线A同轴延伸的轴123上或与轴123集成在一起。轴123可以提供通路120a，润滑剂118可以通过通路120a在泵121和定子112的通路120之间通过，该通路120向间隙116提供润滑剂118。轴123还可以限定与间隙116流体连通的出口125。在电动机110的操作过程中，润滑剂118可以从间隙116排出并被引回泵121，用新鲜的润滑剂118代替用过的润滑剂118。因此，润滑剂118可以循环通过电动机110。

由润滑剂支撑的电动机110还可以包括围绕定子112的壳体或外壳127。壳体127可以连接到转子114，并且因此可以在电动机110的操作期间与转子114一起旋转。壳体127还可包括与轴123和/或定子112相接的密封部分129。因此，壳体127限定了内腔131，该内腔131设置成与间隙116流体连通并可包括该间隙116。间隙116通常是指转子114和定子112之间的径向区域，但是间隙116与空腔131的其余部分流体连通，并且间隙116中的润滑剂可以自由地流入空腔131的其余部分。上述出口125可以在从间隙116轴向向外的位置处与空腔131相交。当转子114旋转和壳体127旋转时，密封部分129通常抵靠轴123和/或定子112，同时将润滑剂118保持在空腔131内，使得润滑剂118将被限制为经由出口125离开空腔。

轴123优选地连接到车辆悬架或底盘(未示出)，并且不旋转。轴123可以包括用于接收和路由可以将电流传递到定子112的布线等的布线通道或通路128。定子112包括绕组等，其接收用于产生驱动转子114的电场的电流。提供给定子112的电流可以是相电流。

在图2的系统100中，转子114旋转地固定到轮122。轮122可以是具有连接的轮胎134的轮缘132的形式，或者轮122可以包括被设计成直接靠在地面上的外表面。转子114可以直接连接到轮122上，或者转子114可以通过中间结构固定连接到轮122上。在图2的系统中，转子114和轮122直接连接，允许轮122从电动机110直接驱动。

可选地，系统110可以包括径向地设置在转子114和轮122之间的悬架元件，以提供阻尼特征。该悬架材料可以是顺从轮结构的形式，并允许轮122相对于用作轮毂的转子114径向移动。这种附加的阻尼材料可以允许系统100用于各种车辆，例如电动自行车或高尔夫球车，从而可以消除或减少通常连接到轴123上的其它悬架部件。

如上所述，润滑剂118可以通过轴123和定子112输送到间隙116(以及腔131)。定子112中可包括与轴123中的相应润滑剂通路120a连通的润滑剂通路120。润滑剂118循环通过系统100，其中润滑剂118通过轴123中的出口125从间隙116和腔131排出并返回到泵121。泵121可以包括用于泵送流体的已知机构，并且泵121还可以包括用于处理润滑剂118的附加部件，例如可以将润滑剂冷却或加热到所需温度以控制粘度的热控制机构136。热控制机构136可以包括传感器138和用于管理润滑剂温度的控制器140。泵121还可以包括过滤机构，其过滤润滑剂118以除去杂质等。泵121可以包括与过滤器机构相关联的传感器，以测量流体和/或过滤器的状态。

在电动机110上提供车轮支撑的上述系统100减小了车轮端系统的总体尺寸，使得电动机110不需要放置在轮毂旁边来驱动车轮。

参照图3，在另一方面，系统200包括具有定子212和转子214的润滑剂支撑电动机210。在这一方面，转子214设置在定子212内，类似于图1所示的润滑剂支撑电动机10的设置。然而，与图1的润滑剂支撑电动机10不同，齿轮减速和轮支撑由围绕转子214的结构提供，这将在下面进一步描述。

由润滑剂支撑的电动机210包括径向设置在转子214和定子212之间的间隙或支撑腔216，间隙116被配置为接收润滑剂218以将转子214支撑在定子212内。间隙216内的润滑剂218也可以从间隙216排出，并通过系统210循环到泵等(图3中未示出)，类似于系统100的泵121。

由润滑剂支撑的电动机210还包括齿轮减速机构222。齿轮减速机构222可以是行星齿轮减速机构的形式，其中多个周向固定的行星齿轮P围绕可旋转的太阳齿轮S设置，该太阳齿轮S使行星齿轮P围绕其各自的轴线旋转，使得围绕行星齿轮P的齿圈R以与太阳齿轮S不同的旋转速度旋转。

行星齿轮P连接到行星架223上，行星架223可以固定地连接到车辆底盘上。可以认为行星架223是轴型结构的替代物，或者底盘可以包括固定到行星架223的轴部分。行星架223相对于车辆的轴/底盘保持在大致固定的位置。行星架223可包括一对支撑多个周向设置的销223b的外主体部分223a。销223b相对于行星架223保持在大致固定的位置，并且销223b支撑行星齿轮P以便旋转。因此，每个单独的行星齿轮P可以围绕由销223b限定的轴线旋转，行星齿轮P支撑在销223b上。

行星架还可包括内主体部分223c。内部主体部分223c可具有与转子214和定子212相同的大致轴向位置，并且内部主体部分223c可具有支撑销223b的环形形状，类似于外部主体部分223a。因此，销223b在外主体部分223a和内主体部分223c之间轴向延伸。内部主体部分223c连同外部主体部分223a和销223b在电动机210的操作期间保持静止。

定子212安装在内主体部分223c上或固定连接在内主体部分223c上。定子212可以与内主体部分223c一体地形成，或者它可以是单独的部件。包括绕组等的定子212可以从内主体部分223c径向向内设置，使得定子212径向地位于内主体部分223c和转子214之间。在另一种方法中，定子212可以安装或连接到内部主体部分223c，使得内部主体部分223c径向地设置在定子212和转子214之间。在该方法中，转子214和定子212之间的距离足够小，使得施加到定子212的电流仍将有效地旋转转子214。

定子212和行星架223由此结合以限定固定结构，转子214设置在该固定组装结构内。润滑剂218可以被输送到由润滑剂支撑的电动机210中，并且经由设置在行星架223和定子212两者中的流体通道224从电动机210排出。流体通道224可延伸穿过一个或多个销223b。

减速机构222包括上述的齿圈R。齿圈R具有大致环形的形状，并且周向地和径向地围绕行星齿轮P。因此，齿圈R具有与行星齿轮P的外齿啮合的内齿。齿圈R可以是轴向外部的形式，该轴向外部设置在转子214和定子212的相对轴向侧上。齿圈R响应行星齿轮P的旋转而旋转。

齿圈R固定地连接到轮缘225上，轮缘225围绕内主体部分223c，定子212和转子214。因此，轮缘225将根据齿圈R的旋转围绕固定定子212和行星架223的内主体部分223c旋转。齿圈R和轮缘225也将围绕转子214旋转，转子214设置在电动机210的径向中心。轮缘225可以支撑连接到其上的轮胎(图3中未示出)，或者轮缘225可以包括配置为代替单独的轮胎接合地面的车轮结构。

如上所述，润滑剂218设置在转子214和定子212或行星架223的内部主体部分223c之间的间隙216中，行星架223支撑定子212。如图3所示，润滑剂218也可以径向地设置在轮缘225和内主体部分223c或定子212(径向地设置在轮缘225附近)之间的外部间隙216a中。润滑剂218可以经由延伸穿过定子212和内部主体部分223c的通道224输送到外部间隙216a，或者润滑剂218可以通过穿过限定在润滑剂支撑电动机210内的其它流体通道而到达外部间隙216a。

系统200可以包括在行星架223的外部223a和齿圈R之间延伸的密封部分227，其中密封部分227固定到外部223a或齿圈R上。密封部分227用于密封润滑剂支撑的电动机210的内部并将润滑剂218保持在其中，使得润滑剂将被限制为经由排放通路离开润滑剂支撑的电动机210。系统200还可以包括延伸穿过销223b和行星架223的内部主体部分223c的布线通道或通路230，用于接收和路由布线等，以将电流传递到定子212。

如上所述，转子214设置在定子212内并由润滑剂218支撑。转子214因此可以响应于向定子212提供电流而相对于定子212旋转。转子214固定地连接到太阳齿轮S，太阳齿轮S具有外齿，所述外齿被配置为接合行星齿轮P的外齿。当转子214旋转时，太阳齿轮S相应地与转子214一起旋转。太阳齿轮S的旋转引起行星齿轮P围绕它们各自的轴线的旋转，这又引起齿圈R和轮缘225的旋转。

因此，轮缘225直接由减速机构222，特别是齿圈R支撑，并且减速机构直接由润滑剂支撑的电动机210支撑并连接到润滑剂支撑的电动机210。特别地，定子212由行星架223的内主体部分223c支撑或支撑行星架223的内主体部分223c。因此，系统200可以提供整体的齿轮减速，允许较小的组件，并且消除另外的连接部件，否则另外的连接部件会将电动机与进一步连接到车轮的减速机构连接。

出于说明和描述的目的，已经提供了对实施例的上述描述。其并非旨在穷举或限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，但是，在适用的情况下，可以互换，并且即使没有具体示出或描述，也可以用于所选实施例中。其也可以以多种方式变化。这样的变化方案不被认为是背离本发明内容，并且所有这样的修改旨在被包含于本发明内容范围内。

Claims (18)

1.一种润滑剂支撑的电动机，其特征在于，包括：

定子，所述定子沿着轴线延伸；

转子，所述转子沿着所述轴线延伸，并且以径向围绕和间隔关系可旋转地设置在所述定子周围，以限定在所述定子和所述转子之间延伸的至少一个支撑腔；

润滑剂，所述润滑剂设置在所述至少一个支撑腔中，用于围绕所述定子支撑所述转子；和

轮缘，所述轮缘固定地连接到所述转子上，并以围绕所述转子和所述定子的关系设置，其中所述转子的旋转直接传递到所述轮缘，使得所述轮缘根据所述转子的旋转而旋转。

2.如权利要求1所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述定子固定地连接到沿所述轴线延伸的轴上并被配置为连接到车辆底盘。

3.如权利要求2所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体固定地连接到所述转子以与所述转子一起旋转，所述壳体从所述转子轴向延伸，与所述定子和所述轴成围绕关系，以限定设置在所述定子和所述转子之间的内腔；和

所述内腔被设置成与至少一个所述支撑腔流体连通。

4.如权利要求3所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，还包括，在所述壳体和所述轴之间延伸的密封件，所述密封件用于在所述转子和所述壳体旋转期间将所述润滑剂保持在所述内腔中。

5.如权利要求3所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述定子限定通路，所述通路被设置成与至少一个所述支撑腔流体连通，用于引入所述润滑剂。

6.如权利要求5所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，还包括：所述轴限定流体通道，所述流体通道被设置成与所述通路流体连通；和

泵，所述泵被设置成与所述通道流体连通，用于将所述润滑剂连续地泵送通过所述流体通道和所述通路到达至少一个所述支撑腔。

7.如权利要求6所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述轴限定出口，所述出口被设置成与所述内腔和所述泵流体连通，用于将所述润滑剂从至少一个所述支撑腔和所述内腔向所述泵排回。

8.如权利要求2所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述轴限定布线通道，所述布线通道被设置成与所述定子连通，用于将电流传递到所述定子。

9.如权利要求6所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述泵包括热控制机构，用于将泵送到所述支撑腔的所述润滑剂冷却或加热到预定温度。

10.一种润滑剂支撑的电动机，其特征在于，包括：

定子，所述定子沿着轴线延伸；

转子，所述转子沿着所述轴线延伸，并且以间隔关系可旋转地径向地设置在所述定子内，以限定在所述定子和所述转子之间延伸的至少一个支撑腔；

润滑剂，所述润滑剂设置在至少一个所述支撑腔中，用于在所述定子内支撑所述转子；

轮缘，所述轮缘与所述定子和所述转子呈径向围绕关系设置；和

行星齿轮减速机构，所述行星齿轮减速机构可操作地互连到所述转子、所述定子和所述轮缘，并被配置为响应于所述转子在所述定子内的旋转而旋转所述轮缘。

11.如权利要求10所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述行星齿轮减速机构包括沿着所述轴线设置的太阳齿轮，与所述太阳齿轮啮合并围绕所述太阳齿轮周向设置的多个行星齿轮，以及与所述行星齿轮啮合并围绕所述行星齿轮周向设置的齿圈；其中，所述转子与所述太阳齿轮互连，所述定子与多个所述行星齿轮互连，并且所述轮缘与所述齿圈互连，以建立所述行星齿轮减速机构的可操作的互连。

12.如权利要求11所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，还包括：

行星架，所述行星架互连至所述定子，并限定了围绕所述轴线以周向固定的关系设置的多个销，以及

多个所述行星齿轮中的每一个行星齿轮由多个所述销中的一个销可旋转地支撑，以在所述定子和多个所述行星齿轮之间建立可操作的连接。

13.如权利要求12所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述行星架包括内主体部分和外主体部分，所述内主体部分设置在所述轮缘内，与所述转子和所述定子轴向对齐，所述外主体部分设置在所述内主体部分的轴向外侧，并与所述内主体部分间隔开，并且多个所述销中的每一个销在所述内主体部分和所述外主体部分之间延伸。

14.如权利要求13所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述内主体部分径向地设置在所述定子和所述轮缘之间。

15.如权利要求13所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述外部主体部分固定地连接到车辆底盘。

16.如权利要求13所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述定子限定至少一个通路，至少一个所述通路被设置成与所述至少一个支撑腔流体连通，所述行星架限定至少一个通道，至少一个所述通道延伸穿过多个所述销并且被设置成与至少一个所述通路流体连通，以及泵，所述泵被设置成与至少一个所述通道流体连通，用于将所述润滑剂连续地泵送通过至少一个所述通道和至少一个所述通路到达所述支撑腔。

17.如权利要求16所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，还包括，在所述齿圈和所述行星架的所述外主体部分之间延伸的密封件，用于将所述润滑剂保持在所述支撑腔内。

18.如权利要求16所述的润滑剂支撑的电动机，其特征在于，所述行星架的所述内主体部分与所述轮缘间隔开地设置，以限定外部间隙，并且所述定子的至少一个所述通路被设置成与所述外部间隙流体连通，以使得除了所述支撑腔之外，还将所述润滑剂输送到所述外部间隙。

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