CN114206653B - 带轮辅助的电磁水泵 - Google Patents

Abstract

一种电动和机械驱动的汽车附件，该汽车附件包括壳体、电动马达、带轮以及带轮辅助机构。电动马达包括安装至壳体的定子组件和安装至轴的转子组件。电动马达产生驱动转子组件相对于定子组件旋转的主扭矩流动路径。带轮能够相对于轴和转子组件旋转。带轮辅助机构包括围绕转子组件周向布置的多个爪极结构以及电磁体，该电磁体构造成在爪极结构与带轮之间感应出磁场，该磁场在带轮与转子组件之间产生次级扭矩流动路径。

Description

带轮辅助的电磁水泵

技术领域

本主题公开总体上涉及电动和机械驱动的汽车附件，该汽车附件包括但不限于电动和机械驱动的汽车泵。本主题公开还涉及操作汽车附件的方法。

背景技术

该部分提供与本公开有关的背景信息，该背景信息并不一定是现有技术。

汽车通常包括各种不同的汽车附件，这些汽车附件要么由电动马达驱动，要么由发动机机械地驱动，并且更具体地说，是由发动机的曲轴驱动的附件带驱动。示例包括用于对冷却剂、油、传动液和燃料进行泵送的泵。其他示例包括用于泵送发动机进气空气的泵，该泵有时候被称为压缩机。机械驱动的汽车附件具有几个缺点，其中最主要的缺点是当发动机不运行时该汽车附件不能被驱动。另外，机械驱动的汽车附件的旋转速度以及由此产生的输出取决于发动机速度。因此，典型的机械驱动的汽车附件的速度和输出不能独立于发动机速度进行控制。

发明内容

技术问题

电动汽车附件解决了与典型的机械驱动汽车附件相关的问题，但也有其自身的缺点。大多数汽车电气系统产生12伏(V)直流电(DC)并且在12伏(V)直流电(DC)下运行。对于可以以12伏(V)直流电(DC)运行的电动马达的功率存在实际限制，因为一旦超过某个功率等级，由电动马达产生的热量就会变得难以管理并且可能导致电子器件过热。这使得难以提供能够提供1千瓦(kW)输出的电动汽车附件，同时仍使用以12伏(V)直流电(DC)运行的电源。因此，如果汽车制造商想要一种能够独立于发动机速度且在发动机不运行时被驱动的汽车附件，他们必须接受功率较小的电动汽车附件。

技术解决方案

该部分提供了本公开的总体概述，并且本部分不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。

根据本公开的一个方面，提供了一种电动和机械驱动的汽车附件。电动和机械驱动的汽车附件包括：壳体；电动马达，该电动马达构造成旋转地驱动轴；以及带轮，该带轮能够相对于电动马达和轴旋转。轴被以可旋转的方式支承在壳体中并且沿着纵向轴线在输入端部与输出端部之间延伸。电动马达包括定子组件和转子组件。当电动马达被启用时，电动马达产生驱动转子组件相对于定子组件旋转的主扭矩流动路径。定子组件固定地安装至壳体。转子组件固定地安装至轴，使得转子组件与轴一起旋转。带轮以可旋转的方式支承在轴的输入端部上，使得带轮能够相对于轴和转子组件旋转。电动和机械驱动的汽车附件具有带轮辅助机构。带轮辅助机构包括电磁体和围绕转子组件周向布置的多个爪极结构。当电磁体被启用时，由于通过电磁体产生的磁场，而在爪极结构与带轮之间形成磁耦合。该磁耦合在带轮与转子组件之间产生次级扭矩流动路径。

根据本公开的另一方面，提供了一种操作上述电动和机械驱动的汽车附件的方法。该方法包括下述步骤：向定子组件的电绕组施加电以产生电磁场以及旋转地驱动转子组件和轴的主扭矩流动路径。该方法还包括下述步骤：旋转地驱动以可旋转的方式支承在带轮轴承组件上的带轮。该方法通过下述步骤进行：检测转子组件或轴的第一旋转速度并且检测带轮的第二旋转速度。该方法还包括下述步骤：当第二旋转速度大于第一旋转速度时，启用带轮辅助机构。启用带轮辅助机构的步骤包括向带轮辅助机构的电磁体施加电，以在带轮与转子组件上的爪极结构之间感应出磁场，从而在带轮与转子组件之间产生次级扭矩流动路径。

由带轮辅助机构提供的次级扭矩流动路径增加至由电动马达产生的主扭矩流动路径，这允许转子组件以比仅使用主扭矩流动路径时可能的旋转速度更高的旋转速度被驱动。结果，本文中所描述的电动和机械驱动的汽车附件可以利用在12伏(V)直流电(DC)下运行的电动马达产生1.7千瓦(kW)至1.8千瓦(kW)的泵送功率。另外，当带轮辅助机构的电磁体被启用时，对于任何给定的旋转速度，可以减少供应至定子组件的电绕组的电流。这意味着更高的旋转速度和功率输出是可能的，同时保持电动马达在12伏电源下运行而不会过热。带轮辅助机构还允许减小电动马达的尺寸，因为峰值需求通常与高的发动机速度一致，此时带轮的旋转速度高并且带轮辅助机构是最有效的(即，当带轮辅助机构可以为转子组件提供最大的旋转速度增加时)。

与机械驱动的汽车附件不同，本文中所描述的电动和机械驱动的汽车附件可以在车辆的发动机不运行时仅由电动马达驱动。另外，轴的旋转速度是完全可变的并且可以独立于发动机的速度进行控制。可以控制施加到带轮辅助机构的电磁体的电流以改变带轮的指状件与转子组件之间的磁耦合程度。因此，可以调节通过次级扭矩流动路径在带轮的指状件与转子组件之间传递的扭矩量，以控制轴的旋转速度以及带轮施加在车辆的发动机上的机械阻力的量。

附图说明

本公开的其他优点将通过参照在结合附图考虑时的以下详细描述而更容易领会并变得更好理解，在附图中：

图1是已经根据本公开的教示构造的电动和机械驱动的汽车附件的侧视立体图；

图2是图1中所图示的电动和机械驱动的汽车附件的分解立体图；

图3是图1中所图示的电动和机械驱动的汽车附件的侧视截面图；

图4是图1中所图示的电动和机械驱动的汽车附件的示例性转子组件的侧视立体图；

图5是图4中所图示的转子组件的另一侧视立体图，其中，转子组件的内部部件以虚线示出；以及

图6是图1中所图示的电动和机械驱动的汽车附件的侧视横截面图。

具体实施方式

参照附图，其中，贯穿各视图，相似的附图标记指示对应的部分，公开了一种电动和机械驱动的汽车附件20。

提供了示例性实施方式，使得本公开内容将是完整的，并且本公开内容完全地将范围传达给本领域技术人员。阐述了许多具体的细节，比如特定的部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员来说将明显的是，不需要采用特定细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来实施，并且都不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，并未详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

本文中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式的目的，并且并不意在为限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一种”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是包含性的，并且因此指定了所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求其以所讨论或所图示出的特定顺序执行，除非特别地指明执行的顺序。还应理解的是，可以采用附加的或替代性的步骤。

当元件或层被称为“位于另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接位于另一元件或层上、直接接合、连接或联接至另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接位于另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在介于其间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以同样的方式解释(例如，“在......之间”与“直接地在......之间”、“相邻”与“直接地相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一个或更多个项目的任何及所有组合。

虽然术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受到这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确表明，否则术语比如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文中使用时并不意味着顺序或次序。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不背离示例性实施方式的教示的情况下可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相关术语比如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等对如附图中所图示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系进行描述。除了附图中所描绘的定向之外，空间相对术语可以旨在涵盖使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征的“上方”。因此，示例术语“下方”可以涵盖上方和下方两个取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文中所使用的空间相关描述语可以被相应地解释。

参照图1至图3，本文中公开的电动和机械驱动的汽车附件20包括：壳体22；电动马达24，电动马达24构造成旋转地驱动轴26；以及带轮28，带轮28，能够相对于电动马达24和轴26旋转。带轮28包括具有带接触表面29的带接触部分28a和次级扭矩传递部分28b。次级扭矩传递部分28b从带接触部分28a纵向延伸并且围绕电动马达24的至少一部分呈环形延伸。带轮28的带接触部分28a构造成由带(未示出)旋转地驱动，该带比如由发动机(未示出)驱动的橡胶附件带。带轮28的带接触表面29与带接合并且可以可选地包括具有凹槽的通道。发动机可以是但不限于为车辆(未示出)提供动力的内燃发动机。如下文将更详细地解释，电动和机械驱动的汽车附件20包括带轮辅助机构30，该带轮辅助机构利用电磁将扭矩从带轮28传递至电动马达24的部分，以在特定操作条件下向电动马达24提供扭矩辅助(即，机械助力)。

虽然其他构造是可能的，但在所图示的实施方式中，壳体22包括管状部分32和凸缘部分34。管状部分32在第一壳体端部38与第二壳体端部40之间围绕纵向轴线36环形地延伸。凸缘部分34在第二壳体端部40处从管状部分32径向向外延伸。电动和机械驱动的汽车附件20的轴26被接纳在壳体22的管状部分32中。轴26在输入端部42与输出端部44之间沿着纵向轴线36延伸。因此，应当理解的是，本文中使用的术语“纵向”描述了与纵向轴线36平行/同轴的结构。轴26比壳体22的管状部分32长，使得轴26的输入端部42从第一壳体端部38延伸出并且轴26的输出端部44从第二壳体端部40延伸出。轴26通过轴轴承组件46以可旋转的方式被支承在壳体22的管状部分32中。尽管其他构型是可能的，但轴轴承组件46可以具有带有外套筒48的一体式轴26轴承布置，该轴26轴承布置被压配合到壳体22的管状部分32中、以及两个纵向间隔开的滚珠轴承组50，滚珠轴承组50径向地定位在轴26与外套筒48之间。在操作期间，壳体22可以保持固定而轴轴承组件46允许轴26围绕纵向轴线36并相对于壳体22旋转。

壳体22和轴26都可以由多种不同的材料制成，该材料包括但不限于各种金属。在图示的实施方式中，轴26是阶状的，其中，轴26在输入端部42处具有较大的直径并且在输出端部44处具有较小的直径；然而，应当理解的是，其他构型是可能的，包括其中轴26沿其整个长度具有恒定直径的构型也是可能的。可选地，围绕轴26环形延伸的轴密封件52可以设置成与轴26的输出端部44邻近。在所图示的示例中，轴密封件52由弹性材料制成并径向地定位在轴26与壳体22之间。轴密封件52在该示例中固定至壳体22，使得轴26相对于轴密封件52旋转；然而，在替代性实施方式中，轴密封件52可以固定至轴26，使得轴密封件52与轴26一起旋转并且相对于固定壳体22旋转。

在所图示的示例中，电动和机械驱动的汽车附件20是流体泵，比如用于泵送液体的泵。这种液体可以包括但不限于水、冷却剂、油、传动液或燃料。根据该实施方式，电动和机械驱动的汽车附件20包括固定地安装至轴26的输出端部44的叶轮54。叶轮54包括一个或更多个叶片56。叶轮54可以由广泛的材料制成，该材料包括但不限于注射模制塑料。在操作期间，叶轮54与轴26一起旋转，这导致叶轮54的叶片56通过流体泵对液体进行泵送。然而，应当理解的是，本公开的范围不限于液体泵。例如，电动和机械驱动的汽车附件20可以构造为空气泵(也称为空气压缩机)。在其他非限制性示例中，电动和机械驱动的汽车附件20还可以是通常由电动马达24、发动机外的附件带、发动机的蛇形带、发动机的曲轴或发动机的凸轮轴驱动的其他汽车附件。

电动马达24构造成当电动马达24被启用时产生对轴26的旋转进行驱动的主扭矩流动路径。尽管其他构型是可能的，但所图示的实施方式中的电动马达24包括定子组件58和转子组件60。定子组件58固定地安装在壳体22的管状部分32上，并且因此在操作期间保持固定。电动和机械驱动的汽车附件20包括固定的背衬构件62，并且定子组件58包括多个定子板64，所有定子板64都固定地安装在壳体22的管状部分32上。定子板64堆叠在一起并且包括支承电绕组68的多个臂66。尽管其他构型是可能的，但在所图示的实施方式中，定子板64由金属制成，并且电绕组68由铜线制成。尽管其他构型是可能的，但是定子板64和电绕组68可以被包裹在树脂或塑料中以保护定子板64和电绕组68免受腐蚀/氧化、振动、污染物以及冲击损坏的影响并且在结构上将定子组件58组合在一起。

转子组件60能够围绕纵向轴线36相对于定子组件58旋转。转子组件60包括固定地安装至轴26的毂部70，使得转子组件60与轴26一起旋转。更具体地，在所图示的实施方式中，毂部70包括压配合到轴26的输入端部42上的筒形部分72。毂部70包括从筒形部分72径向向外延伸至周边边缘76的凸缘74。因此，毂部70形成转子组件60的端部面78的一部分，端部面78面向带轮28。转子组件60还包括旋转背衬构件80。旋转背衬构件80从毂部70的周边边缘76纵向延伸并且围绕定子组件58的至少一部分周向延伸。应当理解的是，用于描述电动马达24的背衬构件62、80的词语“固定”和“旋转”仅用于标示的目的，并且是指电动马达24运行时这两个部件之间的相对运动。

永磁体82固定地安装至旋转背衬构件80并且在定子板64的径向外部间隔开。当电(即，电流)施加到定子组件58的电绕组68时，产生与永磁体82的磁场相互作用的电磁场，这引起旋转背衬构件80旋转。毂部70和旋转背衬构件80毂部彼此一体并且形成一件式结构，使得当向定子组件58的电绕组68施加电时，电动马达24旋转地驱动轴26。尽管其他构型是可能的，毂部70和旋转背衬构件80可以由铁类金属材料制成，并且转子组件60的永磁体82可以由铁素体材料或稀土材料、比如钐钴(SmCo)或钕铁硼(NdFeB)制成并且可以粘合到旋转背衬构件80的内表面84。

带轮28以可旋转的方式支承在轴26的输入端部42上，使得带轮28能够相对于轴26和转子组件60旋转。在所图示的示例中，带轮28的带接触部分28a具有毂部部分86、带轮壁88以及两个环形轮缘90。带轮壁88从毂部部分86径向向外延伸，并且带接触表面29定位于两个环形轮缘90之间。带接触表面29构造成与带(未示出)配合(即，接触)，而带轮28的两个环形轮缘90构造成帮助防止带从带轮28滑动/跳出。带轮壁88包括外部面92和内部面94，外部面92背向于转子组件60的毂部70的凸缘74，内部面94面向转子组件60的毂部70的凸缘74。带轮28由带轮轴承组件96支承，带轮轴承组件96径向地定位于转子组件60的毂部70的筒形部分72与带轮28的毂部部分86之间。尽管其他构型是可能的，但在所图示的实施方式中，带轮轴承组件96包括压配合在转子组件60的毂部70的筒形部分72上的内圈98、压配合到带轮28的毂部部分86中的外圈100、以及径向定位在内圈98与外圈100之间的多个滚珠轴承102。结果，带轮28可以相对于保持固定的壳体22和定子组件58旋转，并且可以相对于轴26和转子组件60旋转，转子组件60可以独立于带轮28旋转。

另外参照图4和图5，带轮辅助机构30包括支承在固定背衬构件62上的电磁体108和围绕转子组件60的旋转背衬构件80周向布置的多个爪极结构110。爪极结构110沿着旋转背衬构件80设置在毂部70的周边边缘76附近的周向间隔位置处。当电磁体108通电时，相邻的爪极结构110在北极N与南极S之间交替极性(即，相邻的爪极结构110具有交替的偶极)并且被设置在转子组件60的固定背衬构件62中的磁隙112隔开。还应该理解的是，每次电磁体108被停用或再启用时，爪极结构110的极性可以切换或改变。爪极结构110中的每个爪极结构具有带有基部113和顶部114的三角形形状。相邻的爪极结构110的顶部116指向相反的纵向方向L1与L2，且爪极结构110之间的磁隙112通常具有像Z形的形状。多个指状件115在结构上将爪极结构110的顶点114连接至毂部70的凸缘74和旋转背衬构件80。指状件115允许毂部70和旋转背衬构件80制成为一件式部件以降低制造成本。同时，指状件115足够薄以在爪极结构110周围提供相对不间断的磁隙112。为了减少指状件115处的磁损耗，指状件115可以替代性地由非磁性材料、比如铝或塑料制成。

带轮28的次级扭矩传递部分28b是筒形形状的并且围绕爪极结构110环形地延伸，使得带轮28的次级扭矩传递部分28b覆盖转子组件60的爪极结构110。电磁体108构造成在旋转背衬构件80中的爪极结构110与带轮28的次级扭矩传递部分28b之间感应出磁场。当电磁体108被启用(即通电)时，该磁场穿过爪极结构110并跳至带轮28的次级扭矩传递部分28b，以在带轮28与转子组件60之间产生次级扭矩流动路径。在一些构型中，整个带轮28可以由磁性金属制成。在其他构型中，带轮28的次级扭矩传递部分28b可以由磁性金属材料制成，而带轮28的带接触部分28a或带接触部分28a的各部分比如毂部部分86、带轮壁88和/或环形轮缘90可以由其他材料制成，包括由非磁性材料制成。

另外参照图6，固定背衬构件62包括在内凸缘边缘118与外边缘120之间径向延伸的第一壁116。固定背衬构件62的内凸缘边缘118压配合到壳体22的管状部分32上。内凸缘边缘118从第一壁116纵向延伸至定位于转子组件60的毂部70的凸缘74附近的远端端部124。因此，固定背衬构件62的第一壁116垂直于纵向轴线36，并且固定背衬构件62的内凸缘边缘118垂直于第一壁116并且平行于/同轴于纵向轴线36。固定背衬构件62支承带轮辅助机构30的电磁体108。例如，在所图示的实施方式中，电磁体108是铜线的线圈126，线圈126围绕内凸缘边缘118缠绕，使得电磁体108的线圈126径向定位在固定背衬构件62的内凸缘边缘118与旋转背衬构件80之间并且纵向定位在固定背衬构件62的第一壁116与转子组件60的毂部70的凸缘74之间。

转子组件60的固定背衬构件62和旋转背衬构件80以及转子组件60的毂部70均由磁性材料、比如铁类金属材料制成。如图6中最佳所示的，当电(即，电流)施加至线圈126时，带轮辅助机构30的电磁体108在毂部70(即，在凸缘74中)、固定背衬构件62(即，在第一壁116和内凸缘边缘118的部分中)、旋转背衬构件80(即，在爪极结构110中)以及带轮28(即，在次级扭矩传递部分28b的部分中)的各部分中感应出磁回路128。当带轮辅助机构30的电磁体108停用(即，断电)时，带轮28与旋转背衬构件80之间的磁耦合结束。结果，当电磁体108停用时，带轮28与转子组件60之间没有扭矩传递。然而，当带轮辅助机构30的电磁体108被启用(即，通电)时，带轮28的次级扭矩传递部分28b与转子组件60的爪极结构110之间感应出的磁场导致带轮28与转子组件60之间的扭矩传递。

在固定背衬构件62的外边缘120与旋转背衬构件80的内表面84之间以及在固定背衬构件62的内凸缘边缘118的远端端部124与毂部70的凸缘74之间存在多个预定公差(即，小的间隙)。这些公差必须足够小以在电磁体108被启用时提供相对不间断的磁回路128，但这些公差也必须足够大以适应制造公差并且允许转子组件60与定子组件58之间的相对运动以及转子组件60与带轮28之间的相对运动。作为示例而非限制，这些预定公差可以是100微米至200微米(μm)，并且优选地大约150微米(μm)。

带轮28的次级扭矩传递部分28b与转子组件60之间的磁耦合需要带轮28与转子组件60之间的相对运动。因此，即使在电磁体108启用时，在带轮28与转子组件60之间也将总会存在一些旋转滑动。带轮辅助机构30的电磁体108仅在带以比转子组件60经由通过电动马达24产生的主扭矩流动路径被驱动的旋转速度更快的旋转速度驱动带轮28时被启用。当电磁体108在这种情况下被启用时，由带轮辅助机构30提供的次级扭矩流动路径(即，带轮28的次级扭矩传递部分28b与转子组件60之间的感应磁耦合)增加至由电动马达24产生的主扭矩流动路径，这允许转子组件60以比仅使用主扭矩流动路径时可能的旋转速度更高的旋转速度(即，更高的每分钟转数/RPM)被驱动。结果，由叶轮54产生的流体流增加。另外，当带轮辅助机构30的电磁体108被启用时，对于任何给定的旋转速度，可以减少供应至定子组件58的电绕组68的电流。

在许多情况下，带轮辅助机构30还允许减小电动马达24的尺寸，因为峰值泵需求通常与高的发动机速度一致，此时带轮28的旋转速度高并且带轮辅助机构30是最有效的(即，当带轮辅助机构30可以为转子组件60提供最大的旋转速度增加时)。如下面所解释的，当电动马达24的主扭矩流动路径以比带轮28的旋转速度更快的旋转速度驱动转子组件60时，带轮辅助机构30的电磁体108被停用。在这种情况期间，如果电磁体108没有停用，则带轮辅助机构30会减慢转子组件60的旋转并且用作制动器，这在大多数应用中是不期望的。

与机械驱动的汽车附件不同，本文中所描述的电动和机械驱动的汽车附件20可以在车辆的发动机不运行时仅由电动马达24驱动。另外，轴26的旋转速度是完全可变的并且可以独立于发动机的速度进行控制。可以控制施加到电磁体108的线圈126的电流以改变带轮28的次级扭矩传递部分28b与转子组件60之间的磁耦合程度。结果，可以调节带轮28的次级扭矩传递部分28b与转子组件60之间的扭矩传递量以控制轴26的旋转速度以及带轮28施加在车辆发动机上的机械曳力的量。换句话说，可以考虑发动机的速度、功率输出、燃油经济性和/或其他操作参数来控制电动和机械驱动的汽车附件20施加在发动机上的负载的量。

上述电动和机械驱动的汽车附件20可以根据下面阐述的操作方法进行控制。该方法包括下述步骤：向定子组件58的电绕组68施加电以产生电磁场以及旋转地驱动转子组件60并且因此旋转地驱动轴26的主扭矩流动路径。该方法还包括下述步骤：旋转地驱动以可旋转的方式支承在带轮轴承组件96上的带轮28。该方法通过下述步骤进行：检测转子组件60和/或轴26的第一旋转速度并且检测带轮28的第二旋转速度。电动和机械驱动的汽车附件20可以包括一个或更多个传感器(未示出)，这些传感器构造成测量/读取转子组件60和/或轴26的第一旋转速度以及带轮28的第二旋转速度。该方法还包括下述步骤：当第二旋转速度(即带轮28的旋转速度)比第一旋转速度(即转子组件60/轴26的旋转速度)大时，启用带轮辅助机构30。该步骤包括向电磁体108施加电以在带轮28与转子组件60上的爪极结构110之间感应出磁场，从而在带轮28与转子组件60之间产生次级扭矩流动路径。启用带轮辅助机构30的步骤产生上述磁回路128，磁回路128在定子组件58、转子组件60以及带轮28的部分中围绕电磁体108延伸。该方法还可以包括下述步骤：当第一旋转速度(即，转子组件60/轴26的旋转速度)大于第二旋转速度(即，带轮28的旋转速度)时，停用带轮辅助机构30。启用和停用带轮辅助机构30的步骤可以由控制器(未示出)执行，该控制器适于控制一个或更多个电源(未示出)的输出，该电源可以电连接至电磁的线圈126和/或定子组件58的电绕组68。

已经出于说明和描述的目的，提供了对实施方式的前述描述。前述描述并非旨在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的并且可以用于所选择的实施方式中，即使没有具体示出或描述也是如此。这些先前的描述应解释为涵盖本发明新颖性实现其效用的任何组合。本发明的许多改型和变型根据上述教示是可能的，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式来实践。另外，在不背离所附权利要求书的范围的情况下，可以以与本文中所列的不同的顺序实施本文中所述方法的步骤。

Claims (20)

1.一种电动和机械驱动的汽车附件，包括：

壳体；

轴，所述轴以可旋转的方式支承在所述壳体中，所述轴沿着纵向轴线在输入端部与输出端部之间延伸；

电动马达，所述电动马达包括定子组件和能够相对于所述定子组件旋转的转子组件，所述电动马达构造成当所述电动马达被启用时产生主扭矩流动路径；

所述定子组件固定地安装至所述壳体；

所述转子组件固定地安装至所述轴，使得所述转子组件与所述轴一起旋转；

带轮，所述带轮以可旋转的方式支承在所述轴的所述输入端部上，使得所述带轮能够相对于所述轴和所述转子组件旋转；以及

带轮辅助机构，所述带轮辅助机构包括围绕所述转子组件周向布置的多个爪极结构以及电磁体，所述电磁体构造成当所述电磁体被启用时在所述爪极结构与所述带轮之间感应出磁场，以在所述带轮与所述转子组件之间产生次级扭矩流动路径。

2.根据权利要求1所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，相邻的爪极结构在北极与南极之间交替极性并且被设置在所述转子组件中的磁隙隔开。

3.根据权利要求2所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述转子组件包括：毂部，所述毂部固定至所述轴并且从所述轴径向向外延伸至周边边缘；以及旋转背衬构件，所述旋转背衬构件从所述毂部的所述周边边缘纵向延伸并且围绕所述定子组件的至少一部分周向延伸。

4.根据权利要求3所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述爪极结构沿着所述旋转背衬构件设置在所述毂部的所述周边边缘附近的周向间隔位置处。

5.根据权利要求4所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述带轮包括具有带接触表面的带接触部分以及次级扭矩传递部分，所述次级扭矩传递部分从所述带接触部分纵向延伸并围绕所述转子组件的所述爪极结构环形地延伸。

6.根据权利要求5所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述带轮的所述带接触部分构造成由带驱动。

7.根据权利要求5所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述带轮的所述次级扭矩传递部分呈筒形形状并且覆盖所述转子组件的所述爪极结构。

8.根据权利要求4所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述转子组件的所述爪极结构中的每个爪极结构都具有带有基部和顶部的三角形形状。

9.根据权利要求8所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，相邻的爪极结构的所述顶部指向相反的纵向方向，并且其中，所述转子组件包括多个指状件，所述指状件在结构上将所述爪极结构的所述顶部连接至所述毂部和所述旋转背衬构件。

10.权利要求3所述的电动和机械驱动的汽车附件，还包括：

固定背衬构件，所述固定背衬构件固定地安装至所述壳体并且支承所述带轮辅助机构的所述电磁体。

11.根据权利要求10所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述固定背衬构件由铁类金属材料制成，使得所述电磁体在所述毂部、所述固定背衬构件、所述旋转背衬构件以及所述带轮的各部分中感应出磁回路。

12.根据权利要求3所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述毂部和所述旋转背衬构件是一体的并且形成由铁类金属材料制成的一件式结构。

13.根据权利要求3所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述转子组件包括固定地安装至所述旋转背衬构件的永磁体，并且所述定子组件包括固定地安装至所述壳体并且支承电绕组的定子板。

14.根据权利要求3所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述毂部包括接纳所述轴的所述输入端部的筒形部分，并且其中，所述带轮由径向地定位在所述毂部的所述筒形部分与所述带轮之间的带轮轴承组件支承。

15.根据权利要求1所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述壳体包括接纳所述轴的管状部分，并且其中，所述定子组件安装在所述壳体的所述管状部分上。

16.根据权利要求15所述的电动和机械驱动的汽车附件，其中，所述带轮由径向地定位在所述轴与所述壳体的所述管状部分之间的轴轴承组件支承。

17.根据权利要求1所述的电动和机械驱动的汽车附件，还包括：

叶轮，所述叶轮固定地安装至所述轴的所述输出端部。

18.根据权利要求1所述的电动和机械驱动的汽车附件，还包括：

轴密封件，所述轴密封件围绕所述轴环形地延伸并且径向地定位在所述轴与所述壳体之间。

19.一种操作根据权利要求1-18中任一项所述的电动和机械驱动的汽车附件的方法，所述方法包括的步骤为：

向定子组件的电绕组施加电以产生电磁场和主扭矩流动路径，所述主扭矩流动路径旋转地驱动转子组件和固定地连接至所述转子组件的轴；

旋转地驱动以可旋转的方式支承在带轮轴承组件上的带轮；

检测所述转子组件或所述轴中的至少一者的第一旋转速度；

检测所述带轮的第二旋转速度；并且

当所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度时启用带轮辅助机构，其中，所述启用带轮辅助机构的步骤包括向电磁体施加电，以在所述带轮与所述转子组件上的爪极结构之间感应出磁场，从而在所述带轮与所述转子组件之间产生次级扭矩流动路径。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述启用带轮辅助机构的步骤在所述定子组件、所述转子组件以及所述带轮的各部分中产生围绕所述电磁体的磁回路。