CN114629291A - 用于车辆的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电机，该电机(10)包括转子(3)、定子(4)、以及用于所述转子的基于流体的制动装置(2)，所述基于流体的制动装置具有用于输送制动流体(30)的流体回路(20)，所述流体回路包括流体通道装置(22)，所述流体通道装置(22)具有至少一个径向流体通道段(24)，所述至少一个径向流体通道段(24)径向延伸穿过所述转子的一部分，以便允许将制动流体从转子径向内侧引导到转子径向外侧，由此，在所述转子围绕轴向中心轴线的旋转期间，所述制动流体在所述至少一个径向流体通道段中的加速引起反作用力，所述反作用力在所述转子上施加制动扭矩。

Description

用于车辆的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是一种用于车辆的电机。本发明还涉及一种包括这种电机的车辆。本发明还涉及一种用于通过控制单元来控制这种电机的方法。
本发明适用于车辆，特别是重型车辆，例如卡车。然而，虽然主要针对电动卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用于其它混合动力车辆或电动车辆，例如电动公交车、电动建筑设备和电动轿车。本发明还可应用于任何其它类型的包括电机的车辆或交通工具，例如电驱动建筑设备、电动海洋船舶、电动工程机械(例如轮式装载机、铰接式运输车、自卸卡车、挖掘机和反铲装载机等)。
背景技术
多年来，对于车辆的电机的需求一直在稳步增长，并且电机不断发展以满足汽车行业对混合动力车辆和电动车辆的各种需求。这种电机被用作电动机、发电机、以及电动机-发电机。此外，这种电机通常包括固定部分(定子)和旋转部分(转子)。在某些类型的电机中，转子可以同轴地布置在定子内部并且还适于产生磁场，这允许使转子旋转。在某些类型的电机中，转子可以具有由一组片材构成并且放置在旋转轴上的本体。
在被安装用于在各种车辆(特别是重型卡车)中提供牵引动力的电机领域中，通常需要辅助制动装置，即减速器(retarder)。在需要以相对高的速度下长坡的情况下，该辅助制动装置可充当重型卡车的安全部件。
为了满足上述需求，多年来已经提出并发展了各种类型的制动理念。
WO 93/24985 A1公开了具有减速器的旋转电动机的一个示例。该电动机包括固定的内部定子和钟形外部转子。在转子的外侧设置有多个叶片，这些叶片与位于壳体内侧的可调叶片相结合，允许产生根据可调叶片的位置而变化的制动效果。以这种方式，提供了一种用作减速器的液力制动器。
尽管本领域中存在这些活动，但仍需要进一步改进电机(例如用于车辆的电机)的制动。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的目的是以简单而可靠的方式提供具有改进的制动效率的电机。
根据本发明的至少第一方面，提供了一种电机。该电机包括转子、定子和用于转子的基于流体的制动装置。该基于流体的制动装置具有用于输送制动流体的流体回路。该流体回路包括流体通道装置，该流体通道装置具有至少一个径向流体通道段，该至少一个径向流体通道段径向延伸穿过转子的一部分，以便允许将制动流体从转子径向内侧引导到转子径向外侧，由此，在转子围绕轴向中心轴线的旋转期间，制动流体在所述至少一个径向流体通道段中的加速引起反作用力，该反作用力在转子上施加制动扭矩。
换句话说，由于转子中的流体通道装置的构造，允许该流体在转子的旋转期间在所述径向流体通道段中加速。通常，流体可以被加速到转子的圆周速度，或者可能更高，这取决于径向流体通道段的类型。以这种方式，变得可以在转子上产生相对高的制动扭矩。从上文可以认识到，所述径向流体通道段被集成在电机的转子中。因此，提供了一种简单而有效的用于制动转子的手段。
此外，通过将制动流体在所述径向流体通道段中径向地输送穿过转子的一部分，提供了对转子制动的可靠行为并且可以使所述制动装置特别适合用在具有电机的车辆中。为此，提供了一种用于转子的制动装置，其在电机内部没有或只有很少的松动部件或可移动部件。
此外，所述基于流体的制动装置允许对制动功能的改进控制，同时至少部分地有助于对流入转子中的制动流体流的改进控制。
将所述基于流体的制动装置集成在电机中的另一个优点是：至少与具有电动机和辅助制动装置的组合式装置相比，电机的制动功能通常会占用更少的空间和/或允许更高的回收功率。举例来说，单独的传统减速器可能会增加成本并且还占据系统周围的空间，这不仅是由于减速器本身，而且还由于适应减速器的连接所需的传动系的适配。
根据至少一个示例实施例，所述径向流体通道段包括多个通道部分，所述通道部分中的每一个均从转子的径向内侧延伸到径向外侧。“径向外侧”通常是指转子的外圆周。“径向内侧”通常是指转子的内圆周。典型地，所述径向流体通道段的径向通道部分可以沿转子的轴向方向均匀分布。
如本文中所述，所述径向流体通道段也可以以多个轴向通孔的形式被提供，这些轴向通孔中的每一个都在径向方向上延伸相当大的部分。
应当容易理解，所述径向流体通道段被布置成在径向方向上完全延伸贯穿转子。即，径向流体通道段被径向布置成至少穿过转子的横截面部分。此外，应当容易理解，所述径向流体通道段通常可以布置成在径向流体通道段沿轴向方向的延伸由转子本体材料界定的位置处穿过转子的一部分。根据至少一个示例实施例，所述径向流体通道段具有在径向流体流动方向上的主延伸、以及垂直于该主延伸的在轴向方向上的延伸。
此外，所述径向流体通道段可以是管状通道段。
本发明可适用于任何类型的电机的转子。特别地，本发明可适用于由沿转子的旋转轴线轴向地堆叠的层压钢片制造的转子。根据至少一个示例实施例，所述电机是旋转电机，即，任何具有转子的电机。举例来说，所述电机是永磁同步电机、无刷直流电机、异步电机、电磁同步电机、同步磁阻电机或开关磁阻电机中的任一种。
举例来说，所述电机的转子是嵌入式永磁(PM)转子。然而，本发明可适用于任何电机拓扑结构(例如内转子和外部转子电机、具有内部或外部转子的径向磁通电机)和/或任何类型的嵌入式转子拓扑结构(例如具有单个嵌入式永磁体或多个分层嵌入式永磁体，对齐或V形嵌入式永磁体布局)。转子可以由沿转子的旋转轴线轴向地堆叠的层压铁片制成(典型地用于径向磁通电机)。
根据至少一个示例实施例，所述电机是内部转子布局，其中定子是外定子，并且转子是同轴地布置在外定子内部的内转子。这种类型的内部转子布局在本领域中是公知的。
根据至少一个示例实施例，转子和定子在径向方向上相对于彼此间隔开，从而在转子和定子之间限定径向空间。此外，所述至少一个径向流体通道段具有与该径向空间对齐的径向出口，由此，在转子的旋转期间，允许制动流体在该径向空间中流动。
根据至少一个示例实施例，所述流体通道装置具有在转子的轴向中心处的用于该制动流体的入口。通常，该入口与所述至少一个径向流体通道段流体连通。根据至少一个示例实施例，所述流体通道装置具有在转子轴向端附近布置在转子径向外侧处的出口。此外，该出口可以与所述至少一个径向流体通道段流体连通。
参考包括多个通道部分的上述实施例，每个通道部分通常可以分别包括对应的进口和对应的出口。在本示例实施例中，这些进口通常与所述入口流体连通，而这些出口与流体通道装置的出口流体连通，从而限定公共出口。
根据至少一个示例实施例，所述转子包括内中空转子轴。该内中空转子轴限定了用于该制动流体的轴向流体通路。此外，该轴向流体通路被布置成与所述至少一个径向流体通道段流体连通。
根据至少一个示例实施例，所述电机包括用于该制动流体的冷却回路，该冷却回路被布置成与所述流体回路流体连通。该冷却回路可以相对于径向流体通道段以任何顺序布置，例如在径向流体通道段的下游。该冷却回路可以包括热交换器，用于在制动流体通过转子之后降低该制动流体的温度。
通常(但不是严格要求)，所述电机可以包括用于该制动流体的蓄存器(reservoir)。该蓄存器被布置成与所述流体回路流体连通。举例来说，该蓄存器可以相对于冷却回路以任何顺序布置，例如在冷却回路的下游。
根据至少一个示例实施例，所述转子包括片状转子本体，该片状转子本体具有沿轴向方向布置的一系列径向延伸片材。以此方式，提供了具有所谓的片状组设计的转子。此外，所述径向延伸片材中的每一个都包括轴向通孔，该轴向通孔在径向方向上延伸相当大的部分。由此，所述径向流体通道段在转子的径向方向和轴向方向上的延伸由所述径向延伸片材的这一系列轴向通孔限定。因此，所述多个轴向通孔形成所述至少一个径向流体通道段。
这些片材也可以被认为是多个层或多个盘，并且通常围绕中空转子轴布置。
根据至少一个示例实施例，相继的多个径向延伸片材的所述轴向通孔相对于轴向中心轴线以连续的角度增量(successive angle increment)布置，以便在径向方向和轴向方向上限定所述径向流体通道段的连续部分。以这种方式，变得可以为所有盘使用一个公共的孔图案。
对于不同类型的转子，所述径向流体通道段的形状可以不同。举例来说，所述径向流体通道段是内部径向流体通道段。即，所述径向流体通道段被至少部分地嵌入在转子中，同时从转子的径向内侧延伸到径向外侧。通常，所述径向流体通道段被构造成允许制动流体通过。为了提供强大的制动功能，所述径向流体通道段通常可以设计成使得大量动能被传递到制动流体(例如油)。
举例来说，所述径向流体通道段是基本直的径向流体通道段。直的通道可能是有益于制造的选择(例如钻孔，如果转子是实心的而不是由多个堆叠盘制成的话)。替代地，所述径向流体通道段可以是弯曲的径向流体通道段。此外，给定转子的旋转方向，弯曲的径向流体通道可以是相对于转子旋转方向向前弯曲的径向流体通道或向后弯曲的径向流体通道。向前弯曲的通道可以产生更高的流体加速度，从而可能产生更高的制动扭矩。向后弯曲的通道可以产生更高的流量，从而可能有利于冷却。所述流体通道装置还可以包括直的径向流体通道段和弯曲的径向流体通道段的组合。此外或替代地，所述径向流体通道段可以包括汇合到一个径向流体通道段的多个分支的径向流体子通道。
根据至少一个示例实施例，所述轴向通孔中的每一个轴向通孔的径向延伸都短于所述径向流体通道段的总径向延伸。以这种方式，变得可以产生从所述多个盘的内径到外径的通道，而无需从内径到外径切割任何单个盘。这主要有利于转子的结构完整性。在此上下文中，所述径向流体通道段的总径向延伸通常可以定义为在径向内侧和径向外侧之间的径向延伸。
根据至少一个示例实施例，所述电机包括控制单元，该控制单元用于响应于所请求的制动功率来控制流体通道装置中的制动流体的流量。通常，该控制单元还可以是可操作的，以控制在车辆的正常行驶期间不允许制动流体在转子的所述径向流体通道段中流动。
该控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或其它可编程设备。该控制单元可以包括硬件或软件的模块，或者部分硬件或软件的模块，并使用已知的传输总线(例如CAN总线)和/或无线通信能力进行通信。处理电路可以是通用处理器或专用处理器。该控制单元通常包括用于在其上存储计算机程序代码和数据的非暂时性存储器。因此，该控制单元可以通过许多不同的构造来体现。虽然上述电机的示例实施例可以包括作为其一体部分的控制单元，但该控制单元也可以是车辆的单独部分和/或远离电机布置并与电机进行通信。
举例来说，该控制单元可以与设置在流体回路中的控制阀协作，以调节流体通道装置中的制动流体的流量。在一个示例实施例中，该控制阀在流体回路中紧邻地设置在径向流体通道段的上游，以便调节流体通道装置中的制动流体的流量。然而，在其它示例中，该控制阀可以设置在流体回路中的其它位置处。
根据至少一个示例实施例，所述电机包括制动流体，该制动流体是以液体的形式提供的，例如油或水。还可容易理解，该流体可以以气态的形式提供，例如是压缩空气。
通常，当电力推进系统处于牵引模式时，该电机可用作驱动混合动力车辆或电动车辆的动力源。然而，电机也可以用于其它目的，例如为建筑设备车辆上的不同的旋转设备(例如液压泵)提供动力。该电机通常可以是车辆的电力推进系统的一体部分。通常，本文所用的术语“电力推进系统”通常是指用于提供能量(例如牵引能量)和用于存储能量(输送和接收能量)的车辆电气部件。换言之，电力推进系统是指被配置成通过将电能转换为机械能来为车辆提供推进的系统。电能通常是通过车载电能存储系统提供的。
通常，该电能存储系统是电力推进系统的一部分。因此，在至少一个示例实施例中，电力推进系统还包括该电能存储系统。该电能存储系统通常是直流电源。该直流电源通常以电池组组件、燃料电池组等的形式来提供。
根据本发明的至少第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的电机的车辆。本发明的第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合本发明的第一方面所描述的那些效果和特征。关于本发明的第一方面提到的实施例在很大程度上与本发明的第二方面兼容。
该车辆可以是电动车辆、混合动力车辆或插电式混合动力车辆。因此，该车辆可以是全电动车辆或部分电动(即混合动力)车辆。该车辆通常还可以包括电能存储系统以向电机提供电力来为车辆提供推进。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于对电机的转子进行制动的方法，该方法包括：接收请求以响应于所请求的制动功率对电机的转子进行制动；以及，控制制动流体在基于流体的制动装置中的流量，该基于流体的制动装置具有用于输送制动流体的流体回路，以便允许将制动流体输送通过径向延伸穿过所述转子的一部分的至少一个径向流体通道段；由此，该制动流体在所述至少一个径向流体通道段中的加速引起反作用力，该反作用力在转子上施加制动扭矩。
本发明的第三方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一方面和第二方面所描述的那些效果和特征。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括程序代码组件的计算机程序，该程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行第三方面的任一实施例的步骤。
根据本发明的第五方面，提供了一种携载有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序组件，该程序组件用于当所述程序在计算机上运行时执行第三方面的任一实施例的步骤。
当研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。本领域技术人员会认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
通过以下对本发明的示例性实施例的说明性而非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及另外的目的、特征和优点，其中：
图1是根据本发明的示例实施例的、电动卡车形式的车辆的侧视图，该车辆包括电机；
图2示意性地示出了根据本发明的示例实施例的图1中的电机的部件；
图3a至图3c示意性地示出了根据本发明的用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的一个示例实施例；
图4示意性地示出了根据本发明的用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的另一个示例实施例；
图5a至图5c示意性地示出了根据本发明的用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的又一个示例实施例；
图6a至图6d示意性地示出了根据本发明的用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的另一个示例实施例；
图7示意性地示出了根据本发明的用于控制电机的制动的方法的流程图。
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本公开的各个方面，在附图上示出了本发明的某些实施例。然而，这些方面可以以许多不同的形式体现，且不应被解释为限制性的；而是，这些实施例是通过示例的方式提供的，以便本公开将是彻底的和完整的，并且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
特别参考图1，提供了包括根据本发明的电机10的车辆1。图1中描绘的车辆1是卡车，下面将详细描述的电机10特别适用于该卡车。然而，该电机也可以实施在其它类型的车辆或交通工具中，例如在公共汽车、轻型卡车、乘用轿车、海洋应用等中。该电机在这里是用于为电动卡车提供推进的电力推进系统(尽管未示出)的一部分。除了为车辆提供推进之外，电力推进系统或该系统的一部分可以管理车辆的其它电子功能。该电力推进系统还可以包括电能存储系统(尽管未示出)。举例来说，该电能存储系统是直流电能存储系统(例如包括多个电池的电池系统)。该电池可以例如包括一个或多个锂离子电池。
如上所述，电机10通常被操作以向车辆提供推进。更具体地，该电机被配置成驱动一个或多个地面接合构件(例如车辆的一对车轮)。
举例来说，该电机在这里是所谓的感应电动机，即异步电动机。然而，该电机同样可以是永磁同步电机。
图2描绘了根据本发明的示例实施例的图1中的电机的部件的总体概览，将参照图3a至图3c进一步描述该示例实施例。将参照图5a至5c和图6a至6d描述其它示例实施例。如图2中所示，电机10包括基于流体的制动装置2。基于流体的制动装置2通常(但不是严格要求)能够由控制单元90(如图1所示)操作，用于在电机10的期望制动期间减少转子3相对于电机10的定子4的转数。如将参照图3a至图3c进一步描述的，基于流体的制动装置2包括流体回路20，该流体回路20至少延伸穿过横跨转子3的径向部分，从而限定具有径向流体通道段24的流体通道装置22。流体回路20包含制动流体30(见图3a)，以用作工作流体。为了降低该制动流体的温度，通常有效的是允许该制动流体流过冷却回路。因此，此处的流体回路20包括用于该制动流体的冷却回路70，其在图2中示出。这里，冷却回路70被布置成与流体通道装置22流体连通。此外，该冷却回路70布置在径向流体通道段24的下游。以这种方式，冷却回路70允许消散在电机的转子制动期间在该转子中产生的制动流体的热能。举例来说，该冷却回路包括热交换器，这是本领域中公知的。
此外，如图2中所示，这里的流体回路20包括用于该制动流体的蓄存器60。这里，该蓄存器也被布置成与流体通道装置22流体连通。而且，如图2中所示，蓄存器60通常布置在冷却回路70的下游。
为了调节流体回路20中的制动流体的流量，如图2中所示，这里在流体回路20中布置有阀80。举例来说，阀80可以是传统的控制阀，用于控制流体。阀80通常设置在流体通道装置22中并且进一步被布置成与控制单元90连通。图2中的箭头表示该制动流体在制动操作模式中的流动方向，在该制动操作模式中，阀80被打开以便控制流体回路20中的制动流体的流量。
控制单元90可以包括处理电路(未示出)和各种传感器和启动器(未示出)，用于控制该电机和流体制动装置20的各种部件。举例来说，控制单元90被配置成控制该阀80和冷却回路70、以及任何其它用于启动和控制电机10的制动的部件。
控制单元90通常被配置成响应于所请求的制动功率来控制流体通道装置22中的制动流体的流量。可以注意到，在车辆的正常行驶期间，在径向流体通道段24中通常没有制动流体流过电机10的转子。
控制单元90例如可以是被包括在车辆1中的电子控制单元(ECU)，其可能表现为通用处理器、专用处理器、包含处理组件的电路、一组分布式处理组件、被配置成用于处理的一组分布式计算机、现场可编程门阵列(FPGA)等。控制单元90可以是或可以包括任何数量的硬件组件，这些硬件组件用于进行数据或信号处理或用于执行存储在存储器中的计算机代码。该存储器可以是一个或多个用于存储数据和/或计算机代码以完成或促进本说明书中描述的各种方法的设备。该存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器。该存储器可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本说明书中的各种活动的任何其它类型的信息结构。根据示例性实施例，任何分布式存储器设备或本地存储器设备可以与本说明书的系统和方法一起使用。根据示例性实施例，该存储器可通信地连接到处理器(例如，经由电路或任何其它有线连接、无线连接或网络连接)，并且包括用于执行本文中描述的一个或多个过程的计算机代码。
可以传送到控制单元90的控制信号的示例是电机10的当前扭矩、该电机的转子3的当前转数、关于车辆的制动请求(来自例如车辆的制动踏板)的信号、关于制动流体和电机的温度的数据、阀80的当前设置等。应当容易理解，该控制单元的完整控制功能通常是根据车辆的类型和电机的类型来定义的，因此可能因不同类型的车辆等而不同。
该电机通常还可以包括电机的附加常规部件，例如永磁体、绕组等，它们是电机的常见部件，因此在此不再进一步描述。
现在转向图3a至图3c，其中描绘了电机10和基于流体的制动装置2的附加部件。也就是说，图3a至图3c示意性地示出了用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的示例实施例。该电机通常沿径向方向R、轴向方向A和周向方向C延伸。径向方向通常垂直于轴向方向，如图3a至3c中所描绘的。
如上文关于图2所提到的，电机10包括转子3和定子4。从图3a可见，这里，电机10是内部转子布局(有时也称为内部转子电机)：其中，定子4是外定子，并且转子3是同轴地布置在外定子径向内侧的内转子。应当注意，图2和图3a至图3c中的转子仅是实心转子形式的转子的示意性图示，以便于说明这些示例实施例。举例来说，如电机领域中公知的，如果转子是包括永磁体的转子，则转子通常还可以包括嵌入式永磁体(未示出)。然而，应当注意，转子同样可以是感应电动机，在其中感应出转子的磁场。因此，对于不同类型的电机，转子的类型可以不同。
转子3通常围绕旋转轴线布置。在图3a至图3c的示例实施例中，转子3大致是圆柱体。如本领域公知的，如果转子是永磁转子，则一个或多个嵌入式永磁体可以至少装配在每个磁极N、S的边缘上。即，这些永磁体嵌在转子的对应于转子径向外侧32的壳体表面上。
现在转向用于转子3的基于流体的制动装置2，如图3a中所描绘的，基于流体的制动装置2包括流体回路20，该流体回路20在操作中包含制动流体30，用于实现转子3相对于定子4的制动。流体回路20适于输送制动流体30，例如通过为该制动流体限定闭环流体通路。如下文将进一步描述的，为了提供对转子3的制动效果，流体回路20包括流体通道装置22，该流体通道装置22具有至少一个径向流体通道段24，用于在转子3相对于定子4的期望制动期间将制动流体径向地输送通过转子3。
径向流体通道段24径向延伸穿过转子3，以允许将制动流体30从转子径向内侧34引导至转子径向外侧32(参见图3b，以参考合适的附图标记)。径向流体通道段24具有在径向“流体流动”方向上的主延伸、以及垂直于该主延伸的在轴向方向上的延伸。
在参照图3a至图3c描述的示例实施例中，流体通道装置22具有围绕转子3的径向方向分布的四个径向流体通道段24。此外，流体通道装置22在此包括每个均由这四个径向流体通道段24组成的轴向四组流体通道段24，这四组流体通道段24沿转子3的轴向方向A分布，这也在例如图3a中示意性地示出。换言之，可以想到该径向流体通道段包括多个径向通道部分。应当注意，这些径向流体通道段可以根据转子的类型和电机的类型而沿着转子的径向延伸和轴向延伸以其它方式分布。
因此，上述布置的径向流体通道段24中的每一个均径向地延伸穿过转子3的一部分，以便允许将制动流体30从转子径向内侧34引导至转子径向外侧32。
如图3a至图3c中所示，径向流体通道段24中的每一个均在径向方向R上完全延伸贯穿转子3。也就是说，径向流体通道段24中的每一个均在径向上布置成至少贯穿转子3的横截面部分，这被进一步描绘在例如图3c中。例如图3a中所示，径向流体通道段24中的每一个均被布置成在径向流体通道段24沿轴向方向A的延伸由转子本体材料界定的位置处穿过转子3的一部分。因此，这里，该径向流体通道段是管状通道段。
利用这些径向流体通道段，允许在转子围绕其轴向中心轴线(它在图3a至图3c中对应于轴向中心AC)旋转期间将制动流体30从转子3的内侧34输送到转子3的外侧32。
此外，流体通道装置22通常包括在转子3的轴向中心AC处的用于该制动流体的入口28。这里，该入口与径向流体通道段24中的每一个径向流体通道段24流体连通。而且，这里，转子3包括内中空转子轴5。内中空转子轴5限定了用于该制动流体的轴向流体通路25。例如图3a中所示，轴向流体通路25与径向流体通道段24中的每一个径向流体通道段24流体连通。应当注意，内中空转子轴5通常是转子3的一体部分。因此，内中空转子轴5可以具有对应的径向流体通道段24a，例如图3c中所示。然而，其它类型的转子布置也是可能的，并且径向流体通道段24有时可以与穿过转子3的轴向流体通路直接流体连通。
再次参考关于图3a至图3c描述的示例实施例，径向流体通道段24中的每一个均具有用于该制动流体30的对应的进口21。径向流体通道段24的进口21中的每一个均与流体回路20流体连通。举例来说，并且如图3a中所示，径向流体通道段24的进口21中的每一个均与流体通道装置22的入口28对齐。换言之，径向流体通道段24的进口21中的每一个均基本布置在转子3的轴向中心AC处。
在带有中空转子轴(该中空转子轴具有对应的径向流体通道段24a)的转子构造中，如图3a至图3c所示，每一个对应的径向流体通道段24a可以具有对应的进口21a，然后这些进口21a与轴向流体通路25及入口28流体连通。
为此，这里，该制动流体的入口与径向流体通道段24中的每一个径向流体通道段24流体连通，用于将制动流体输送通过转子3。
类似地，径向流体通道段24中的每一个都包括用于该制动流体的对应出口23。通常，出口23中的每一个都布置在其对应的进口21的径向外侧。径向流体通道段24可以进一步对齐到具有公共出口29的公共出口通路中。该公共出口通路可以以几种不同的方式限定，具体取决于电机的类型。如果转子是永磁电机的一部分，则该公共出口通路通常可以限定在转子外表面上的嵌入的永磁体之间(尽管未示出)，通常对应于转子径向外侧32。在电机的常见设计中，也如图3a至图3c中所示，转子3和定子4在径向方向R上相对于彼此间隔开。因此，转子3和定子4之间的径向距离限定了径向空间26，如图3c中所示。典型地，径向空间26限定了所述公共出口通路的至少一部分。为此，径向流体通道段24具有与径向空间26对齐的径向出口23，由此，在转子的旋转期间，允许该制动流体在径向空间26(该径向空间26限定了所述公共出口通路的部分)中流动到公共出口29。
举例来说，公共出口29在转子轴向端44(图3a)附近布置在转子径向外侧32处。公共出口29限定了与流体回路20的流体连通，用于将制动流体输送到该流体回路的更上游。
为了实现转子3相对于定子4的制动，在转子3绕其轴向中心轴线AC旋转期间，制动流体30的流量被控制以输送到流体通道装置22的径向通道段24中，以便从转子径向内侧34流到转子径向外侧32。也就是说，在转子3绕其轴向中心轴线旋转期间，制动流体在每一个径向流体通道段24中的流动的加速引起反作用力，该反作用力在转子3上施加制动扭矩。换言之，径向流体通道段24中的制动流体在从转子3的径向内侧34到转子3的径向外侧32的方向上被输送，以提供制动扭矩(见图3a中的箭头)。
应当容易理解的是，径向流体通道段24的形状可以针对不同类型的转子而变化。在参照图3a至图3c描述的示例实施例中，径向流体通道段24中的每一个均被提供为具有类似形状的弯曲的径向流体通道段。在图3a至图3c中，给定转子的旋转方向C，这些弯曲的径向流体通道段是相对于转子旋转方向向后弯曲的通道。
在图4中示出了径向流体通道段的合适形状的另一个示例，其中，径向流体通道段是基本直的径向流体通道段。除了图3a至图3c和图4中的实施例之间的这种差别之外，图4中的示例实施例可以包括参照图3a至图3c中所示的示例实施例描述的特征、功能和效果中的任一个。还应容易理解的是，这些径向通道段可以以不同的形状被提供，具有穿过电机的转子3的不同延伸。
此外，虽然图3a至图3c和图4中的示例实施例包括多个径向流体通道段，但也可以仅为转子提供单个径向流体通道段。而且，虽然所述径向流体通道段通常延续到径向空间26，但径向流体通道段24同样可以直接延伸至转子3的轴向端44处的出口。
图5a至图5c和图6a至图6d示意性地示出了用于图2中的电机的转子的、基于流体的制动装置的进一步的示例实施例。应当注意，除非在此明确描述，否则图5a至图5c中的示例实施例和图6a至图6d中的示例实施例可以包括参照图3a至图3c和图4中所示的示例实施例描述的特征、功能和效果中的任一个。
转向图5a至图5c中的示例实施例，图5a至图5c中的示例实施例与图3a至图3c中的示例实施例之间的一个区别涉及转子3的结构。
在图5a中，示出了转子3的一部分。转子3包括片状转子本体，该片状转子本体具有一系列径向延伸片材，这里以两个径向延伸片材40、40a和40b的形式示出。径向延伸片材40a和40b沿轴向方向A布置。如图5a至图5c中所示，径向延伸片材40a至40b围绕轴向中心AC布置。径向延伸片材40a至40b中的每一个均具有在径向方向R上的相当大的延伸。而且，径向延伸片材40a至40b中的每一个均具有在轴向方向A上的延伸。这些径向延伸片材通常由薄材料(例如磁性金属材料)制成。为此，如也可从图5a至图5c理解的，每一个径向延伸片材在轴向方向A上的延伸通常远小于转子3的总轴向延伸。
在图5a至图5c的示例实施例中，径向流体通道段24由两个相继的径向延伸片材40a和40b中的两个轴向通孔25a1、25b2提供。所述相继的径向延伸片材40a和40b的轴向通孔25a1、25b2中的每一个均在径向方向R上延伸相当大的部分。每一个轴向通孔25a1、25b2也具有在轴向方向A上的延伸，该延伸相当于其对应的径向延伸片材的轴向延伸，例如图5c中所示。另外，如从图5c可见，径向延伸片材40a的轴向通孔25a1的一部分与径向延伸片材40b的轴向通孔25b2的一部分在径向方向R上重叠。以这种方式，由轴向通孔25a1、25b2限定的径向通道段24允许制动流体30在转子3的旋转期间从转子径向内侧34流动到转子径向外侧32，以在适用时提供制动功能。
现在转向图6a至图6d中的示例实施例，其中描绘了提供转子的另一个示例，该转子具有一系列径向延伸片材40，该一系列径向延伸片材40通过多个轴向通孔限定了径向流体通道段24。图6a至图6d中的示例实施例示出了具有一系列径向延伸片材40的布置，所有这些片材使用一个共同的轴向通孔图案。以此方式，提供了一种沿着转子3的旋转方向平衡的布局。如图6a中所示，转子3包括具有一系列径向延伸片材40、40a至40n的片状转子本体。径向延伸片材40a至40n沿轴向方向A布置。如图6a至图6c中所示，径向延伸片材40a至40n围绕轴向中心AC布置。径向延伸片材40a至40n中的每一个均具有在径向方向R上的相当大的延伸。而且，径向延伸片材40a至40n中的每一个均具有在轴向方向A上的延伸。这些径向延伸片材通常由薄材料(例如磁性金属材料)制成。为此，如也可从图6a至图6d理解的，每一个径向延伸片材的在轴向方向A上的延伸通常远小于转子3的总轴向延伸。
类似于图5a至图5c中的示例，图6a至图6d中的示例的径向流体通道段24是通过多个轴向通孔25提供的。即，径向延伸片材40a至40n中的每一个均包括至少一个轴向通孔25，该至少一个轴向通孔25在径向方向R上延伸相当大的部分。如图6d中所示，每一个轴向通孔均具有在径向延伸R中的相当大的径向延伸r。可以注意到，每个轴向通孔还具有在轴向方向A上的延伸，该轴向方向A上的延伸相当于对应的径向延伸片材的轴向延伸。在图6a至图6d所示的示例实施例中，径向延伸片材40a至40n中的每一个都包括八个轴向通孔25。这里，一个径向延伸片材的轴向通孔25围绕轴向中心AC分布，并且沿径向延伸片材的周向方向C以一定的图案分布，例如图6a中所示。这里，每个片材上的图案基本相同。而且，如图6a中所示，相邻径向延伸片材的轴向通孔25在此以一定的图案围绕轴向中心AC沿着径向延伸片材的周向方向C分布，现在将针对多个(四个)径向延伸片材(即，径向延伸片材40a至40d)对此更详细地描述。
首先，如从图6b结合图6c所容易理解的，每一个轴向通孔25的径向延伸r比径向流体通道段24的总径向延伸R短。径向流体通道段24的总径向延伸R通常可以定义为径向内侧34和径向外侧32之间的径向延伸。这例如在图6c中示出。
为此，径向流体通道段24在转子3的径向方向R和轴向方向A上的延伸由给定数量的径向延伸片材40a至40n的给定数量的轴向通孔25a至25n限定。在图6a至图6d所示的示例实施例中，径向流体通道段24在转子的径向方向R和轴向方向A上的延伸由四个相继的径向延伸片材40a至40d的四个轴向通孔25a1、25b2、25c3和25d4限定。这也在图6d中示出。
这里，这些相继的径向延伸片材40a至40d的轴向通孔25a1、25b2、25c3和25d4相对于轴向中心轴线AC以连续的角度增量(successive angle increment)布置，以便在径向方向R和轴向方向A上限定径向流体通道段24的连续部分。应当容易理解，轴向通孔25a1、25b2、25c3和25d4的角度增量可以围绕轴向中心轴线AC以多种不同的方式分布以在径向方向R和轴向方向A上限定径向流体通道段24的连续部分，只要相继的片材的相邻轴向通孔在径向方向上形成重叠部即可。
因此，也例如图6d中所示，相继的径向延伸片材40a至40d的轴向通孔25a1、25b2、25c3和25d4限定了径向通道段，该径向通道段从径向内侧延伸到径向外侧，以便在转子3的旋转期间允许制动流体流流过转子3的径向方向R。
举例来说，这些轴向通孔25可以围绕轴向中心轴线AC以45度的角度增量分布，两两相对180度，从而平均每个片材产生两个相对的通道。即，每个径向流体通道段24是这四个片材的一部分，并且每个片材是这八个通道的一部分。每个片材的通道数量可以通过减少角度增量和周期来增加，并且也可以通过让每个角度增量由一组相同定向的片材组成或包括不止一个片材类型来减少。
给定数量的相继的径向延伸片材的给定数量的轴向通孔的其它可想到的布置也是可能的，只要这些轴向通孔的组合径向延伸限定了从径向内侧到径向外侧的完整径向通道段即可。
转子的流体回路和制动操作如下。制动流体(例如油)被输送到中空转子轴5的中心内并穿过径向流体通道段24(该径向流体通道段24可以由轴向通孔25限定)，然后进入转子3和定子4之间的径向空间26。从该径向空间26，制动流体可以离开电机的内部，在被再循环到转子3中之前经过所述冷却回路和蓄存器，也如图2中所示。
还可以注意到，径向流体通道段可以以几种不同的方式来制造，例如是钻孔通道。对于层压式转子本体，如图5a至图5c中以及也如图6a至图6d中所示，这些轴向通孔可以通过多个盘中的孔图案来形成。每个盘可以保持围绕所述轴的闭合回路(这也可以提高转子在高转速下的结构完整性)，从而使所产生的完整通道轴向地延伸穿过不止一个盘。
可以提供轴向通孔25的孔图案，使得所有片材都是相同的，但是如上所示地以连续的角度增量组装。
图7示出了根据本发明的方法的示例实施例的流程图。所例示的方法可以从电机10以正常操作模式运行的情形开始，在正常操作模式中，电机的转子相对于定子旋转以便向车辆提供推进扭矩。
所例示的方法包括以下步骤：
S10–接收请求以响应于所请求的制动功率对电机的转子进行制动；
S20–控制所述制动流体在流体回路中的流量，以允许将制动流体输送通过转子的至少一个径向流体通道段；由此，所述制动流体在所述至少一个径向流体通道段中在径向方向上的加速引起反作用力，该反作用力在转子上施加制动扭矩。
该方法的步骤通常由控制单元90执行，如上文参照图2所描述的。因此，应当注意，该方法的实施例可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过为了这一目的或另一目的而并入的用于适当系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬连线系统来实现。在本公开的范围内的实施例包括程序产品，该程序产品包括机器可读介质，该机器可读介质用于携载机器可执行指令或数据结构或其上存储有机器可执行指令或数据结构。这样的机器可读介质可以是能够被通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。举例来说，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备，或任何其它可用于携载或存储机器可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的介质。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线、或者硬连线或无线的组合)被传输或提供到某一机器时，该机器正确地将该连接视为机器可读介质。因此，任何这种连接都被正确地称为机器可读介质。上述各项的组合也被包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令例如包括以下指令和数据：这些指令和数据使通用计算机、专用计算机或专用处理机执行特定功能或功能组。
而且，虽然附图可能示出了方法步骤的特定顺序，但这些步骤的顺序可以与所描述的顺序不同。此外，两个或多个步骤可以同时或部分同时进行。这种变型将取决于所选择的软件系统和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变型都在本公开的范围内。同样，软件实现可以通过标准编程技术与基于规则的逻辑和其它逻辑来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内可以做出许多修改和变型。
此外，通过研究附图、本公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的发明构思时可以理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求书中，“包括”一词并不排除其它要素或步骤，而且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

Claims (16)

1.一种电机(10)，包括转子(3)、定子(4)以及用于所述转子的基于流体的制动装置(2)，所述基于流体的制动装置具有用于输送制动流体(30)的流体回路(20)，所述流体回路包括流体通道装置(22)，所述流体通道装置(22)具有至少一个径向流体通道段(24)，所述至少一个径向流体通道段(24)径向延伸穿过所述转子的一部分，以便允许将所述制动流体从转子径向内侧引导到转子径向外侧，
由此，在所述转子围绕轴向中心轴线的旋转期间，所述制动流体在所述至少一个径向流体通道段中的加速引起反作用力，所述反作用力在所述转子上施加制动扭矩。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机是内部转子布局，其中所述定子是外定子，并且所述转子是同轴地布置在所述外定子内部的内转子。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述转子和所述定子在径向方向上相对于彼此间隔开，从而在所述转子和所述定子之间限定径向空间(26)，其中，所述至少一个径向流体通道段具有与所述径向空间对齐的径向出口(23)，由此，在所述转子的旋转期间，允许所述制动流体在所述径向空间中流动。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述流体通道装置具有在所述转子的轴向中心处的用于所述制动流体的入口(28)，所述入口与所述至少一个径向流体通道段流体连通。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述流体通道装置具有在转子轴向端附近布置在所述转子径向外侧处的出口(29)，所述出口与所述至少一个径向流体通道段流体连通。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述转子包括内中空转子轴(5)，所述内中空转子轴(5)限定了用于所述制动流体的轴向流体通路，所述轴向流体通路与所述至少一个径向流体通道段流体连通。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，还包括用于所述制动流体的冷却回路(40)，所述冷却回路被布置成与所述流体回路流体连通。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，还包括用于所述制动流体的蓄存器(60)，所述蓄存器被布置成与所述流体回路流体连通。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述转子包括片状转子本体，所述片状转子本体具有沿轴向方向(A)布置的一系列径向延伸片材(40)，并且其中，所述径向延伸片材中的每一个都包括轴向通孔(25)，所述轴向通孔(25)在径向方向上延伸相当大的部分，由此，所述径向流体通道段在所述转子的径向方向和轴向方向上的延伸由所述径向延伸片材的一系列轴向通孔限定。
10.根据权利要求9所述的电机，其中，相继的多个所述径向延伸片材的所述轴向通孔相对于轴向中心轴线以连续的角度增量布置，以便在所述径向方向和轴向方向上限定所述径向流体通道段的连续部分。
11.根据权利要求10所述的电机，其中，所述径向流体通道段是弯曲的径向流体通道段。
12.根据权利要求9所述的电机，其中，所述轴向通孔中的每一个轴向通孔的径向延伸都短于所述径向流体通道段的总径向延伸。
13.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，还包括控制单元(90)，所述控制单元(90)用于响应于所请求的制动功率来控制所述流体通道装置中的所述制动流体的流量。
14.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述电机包含所述制动流体，所述制动流体被以液体的形式提供。
15.一种车辆，其包括根据权利要求1至14中的任一项所述的电机。
16.一种用于制动电机的转子的方法，包括：接收(S10)请求以响应于所请求的制动功率对所述电机的所述转子进行制动；以及，控制(S20)基于流体的制动装置中的制动流体的流量，所述基于流体的制动装置具有用于输送所述制动流体的流体回路，以便允许将所述制动流体输送通过径向延伸穿过所述转子的一部分的至少一个径向流体通道段；由此，所述制动流体在所述至少一个径向流体通道段中的加速引起反作用力，所述反作用力在所述转子上施加制动扭矩。
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