CN116207913A - 电气化推进系统及设备 - Google Patents

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姚健
郝镭
李冬旭
李君豪
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Abstract

描述了一种使功率密度最大化、易于封装并提高驾驶性能的电气化传动系系统。它包括具有轴向通量旋转电机的推进系统、具有可选择单向离合器的扭矩转换器，以及可联接到传动系的输出构件。轴向通量旋转电机包括与第一电定子同轴布置的第一转子。扭矩转换器包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器。轴向通量旋转电机与扭矩转换器同轴布置。轴向通量旋转电机的第一转子联接到扭矩转换器的泵，并且扭矩转换器的涡轮可旋转地联接到输出构件。

Description

电气化推进系统及设备
技术领域
本公开涉及用于车辆的电气化传动系系统。
背景技术
车辆的电气化传动系包括例如电池电动汽车、增程式电动车辆、插电式混合动力电动车辆和燃料电池混合动力电动车辆。正如熟练的从业者所理解的，电气化传动系的设计包括牵引功率、重量、包装体积、行驶里程、驾驶性能和其它因素之间的优化和权衡。车辆设计师努力实现一种快速、轻重量、反应灵敏的传动系系统，该传动系系统可以封装在车辆中，并且能够以最少的充电需求长距离行驶。
电机通过产生扭矩将电能转化为机械能。电动车辆（包括混合动力车辆）采用电动马达（诸如感应马达和永磁马达）来推动车辆，并在用作发电机时捕获制动能量。通常，电动马达包括在操作期间旋转的转子和静止的电定子。转子可以包含多个永磁体并且相对于固定的电定子旋转。转子连接到轴，该轴也随转子旋转。包括永磁体的转子通过预定气隙与电定子隔开。电定子包括以线绕组形式的导体。当通过导电线绕组施加电能时，生成磁场。当电能或电力被馈入电定子的导电绕组时，电力可以由磁通量产生扭矩通过气隙传递，该磁通量产生扭矩作用在转子中的永磁体上。以该方式，可以将机械能传递到旋转轴或从旋转轴提取机械能。在电动车辆中，转子因此经由旋转轴通过齿轮组将扭矩传递到车辆的驱动轮。
两种常见类型的电动马达包括径向通量或轴向通量型马达。在径向通量马达中，转子和电定子通常位于同心或嵌套配置中，使得当电定子通电时，它会产生从电定子径向延伸到转子的磁通量。因此，电定子中的导电绕组通常垂直于旋转轴线布置，使得生成从旋转轴线（沿着轴）在径向方向中取向的磁场。在轴向通量马达中，与旋转轴线平行的磁场由电定子中的导电线绕组产生，因此磁通量平行于旋转轴线（平行于轴）延伸。在某些应用中，轴向通量马达是期望的，因为与径向通量马达相比，轴向通量马达重量相对较轻，生成增加的功率并且具有紧凑的尺寸。
需要一种最大化功率密度、易于封装并提高驾驶性能的电气化传动系系统。
发明内容
描述了一种最大化功率密度、易于封装并提高驾驶性能的电气化传动系系统。它包括具有轴向通量旋转电机的推进系统、具有可选择的单向离合器的扭矩转换器和可联接到传动系的输出构件。轴向通量旋转电机包括与第一电定子同轴布置的第一转子。扭矩转换器包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器。轴向通量旋转电机与扭矩转换器同轴布置。轴向通量旋转电机的第一转子联接到扭矩转换器的泵，并且扭矩转换器的涡轮可旋转地联接到输出构件。
本公开的一个方面包括：联接到扭矩转换器的涡轮的输出构件可旋转地联接到传动系。
本公开的另一方面包括：扭矩转换器离合器是常闭离合器，在启动操纵期间，扭矩转换器离合器被控制为打开状态。
本公开的另一方面包括：轴向通量旋转电机是多相无刷永磁DC旋转电机。
本公开的另一方面包括：第一转子是固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体。
本公开的另一方面包括：第一电定子是具有多个径向取向柱的盘形装置，其中，柱中的每个柱具有导电绕组。
本公开的另一方面包括：第一转子具有固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体。第一电定子是具有多个导电绕组的盘形装置，并且多个径向取向的永磁体在轴向取向中与多个径向取向的导电绕组相邻布置并由气隙隔开。
本公开的另一方面包括：扭矩转换器离合器是爪形离合器、预载摩擦离合器或电磁离合器中的一种。
本公开的另一方面包括：与第一转子和第一电定子同轴布置的第二转子，其中，电定子插入在第一转子和第二转子之间，以及其中，第一转子经由轴联接到第二转子。
本公开的另一方面包括：第一转子是固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体，其中，第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体，其中，第一电定子是具有多个导电绕组的盘形装置，其中，第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与多个径向取向的导电绕组的第一侧相邻布置并由第一气隙隔开，并且其中，第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与多个径向取向的导电绕组的第二侧相邻布置并由第二气隙隔开。
本公开的另一方面包括与第一转子和第一电定子同轴布置的第二电定子，其中，第一转子插入在第一和第二电定子之间。
本公开的另一方面包括：第一转子是固定到盘形背板的第一侧的第一多个径向取向的永磁体，其中，第一转子包括固定到盘形背板的第二侧的第二多个径向取向的永磁体，其中，第一电定子包括具有第一多个导电绕组的盘形装置，其中，第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第一多个导电绕组的第一侧相邻布置并由第一气隙隔开，并且其中，第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第一多个导电绕组的第二侧相邻布置并由第二气隙隔开。
本公开的另一方面包括一种推进系统，该推进系统包括与扭矩转换器同轴布置的第一轴向通量旋转电机和第二轴向通量旋转电机。第一轴向通量旋转电机具有与第一电定子同轴布置的第一转子。第二轴向通量旋转电机具有与第二电定子同轴布置的第二转子。扭矩转换器包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器。第一轴向通量旋转电机和第二轴向通量旋转电机与扭矩转换器同轴布置，其中，第一轴向通量旋转电机的第一转子和第二转子联接到扭矩转换器的泵，其中，扭矩转换器的涡轮可旋转地联接到输出构件。
本公开的另一方面包括联接在流体定子和机械接地元件之间的可选择单向离合器。
本公开的另一方面包括：扭矩转换器离合器是常闭离合器；其中，扭矩转换器离合器在启动操纵期间被控制到打开状态。
本公开的另一方面包括：第一电定子是具有第一多个径向取向的导电绕组的第一盘形装置，并且第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体。第二电定子包括具有第二多个径向取向的导电绕组的第二盘形装置；以及第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体。第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第一多个径向取向的导电绕组相邻布置并由第一气隙隔开，并且第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第二多个径向取向的导电绕组相邻布置并由第二气隙隔开。
本公开的另一方面包括推进系统，该推进系统具有第一轴向通量旋转电机、第二轴向通量旋转电机、第一扭矩转换器和第二扭矩转换器。第一轴向通量旋转电机、第二轴向通量旋转电机、第一扭矩转换器和第二扭矩转换器同轴布置。第一轴向通量旋转电机包括与第一电定子同轴布置的第一转子，并且第二轴向通量旋转电机包括与第二电定子同轴布置的第二转子。第一扭矩转换器包括第一流体定子、第一泵、第一涡轮和第一扭矩转换器离合器。第二扭矩转换器包括第二流体定子、第二泵、第二涡轮和第二扭矩转换器离合器。第一轴向通量旋转电机的第一转子联接到第一扭矩转换器的第一泵，并且第二轴向通量旋转电机的第二转子联接到第二扭矩转换器的第二泵。第一扭矩转换器的第一涡轮可旋转地联接到第一输出构件，并且第二扭矩转换器的第二涡轮可旋转地联接到第二输出构件。
本公开的另一方面包括：第一电定子是具有第一多个径向取向的导电绕组的第一盘形装置。第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体，并且第二电定子包括具有第二多个径向取向的导电绕组的第二盘形装置。
第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体。第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第一多个径向取向的导电绕组相邻布置并且由第一气隙隔开。第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第二多个径向取向的导电绕组相邻布置并且由第二气隙隔开。
本发明提供以下技术方案：
1. 一种推进系统，包括：
轴向通量旋转电机，其包括与第一电定子同轴布置的第一转子；
扭矩转换器，其包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器；
可选择单向离合器，其联接到所述流体定子；
其中，所述轴向通量旋转电机与所述扭矩转换器同轴布置；
其中，所述轴向通量旋转电机的所述第一转子联接到所述扭矩转换器的所述泵；
其中，所述扭矩转换器的所述涡轮可旋转地联接到输出构件。
2. 根据方案1所述的推进系统，其中，联接到所述扭矩转换器的所述涡轮的所述输出构件可旋转地联接到传动系。
3. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述扭矩转换器离合器包括常闭离合器；以及其中，在启动操纵期间，所述扭矩转换器离合器被控制为打开状态。
4. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述轴向通量旋转电机包括多相无刷永磁DC旋转电机。
5. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体。
6. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述第一电定子包括具有多个径向取向柱的盘形装置，其中，所述柱中的每个柱具有导电绕组。
7. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一电定子包括具有多个导电绕组的盘形装置；以及
其中，所述多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述多个径向取向的导电绕组相邻布置并由气隙隔开。
8. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述扭矩转换器离合器包括爪形离合器、预载摩擦离合器或电磁离合器中的一种。
9. 根据方案1所述的推进系统，进一步包括与所述第一转子和所述第一电定子同轴布置的第二转子；其中，所述第一电定子插入在所述第一转子和所述第二转子之间；以及其中，所述第一转子经由轴联接到所述第二转子。
10. 根据方案9所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体；
其中，所述第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一电定子包括具有多个导电绕组的盘形装置；
其中，所述第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述多个径向取向的导电绕组的第一侧相邻布置并由第一气隙隔开；以及
其中，所述第二多个径向取向的永磁体在所述轴向取向中与多个径向取向的导电绕组的第二侧相邻布置并由第二气隙隔开。
11. 根据方案1所述的推进系统，进一步包括与所述第一转子和所述第一电定子同轴布置的第二电定子；其中，所述第一转子插入在所述第一电定子和所述第二电定子之间。
12. 根据方案11所述的推进系统，
其中，所述第一转子包括固定到盘形背板的第一侧的第一多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一转子包括固定到所述盘形背板的第二侧的第二多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一电定子包括具有第一多个导电绕组的盘形装置；
其中，所述第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述第一多个导电绕组的第一侧相邻布置并由第一气隙隔开；以及
其中，所述第二多个径向取向的永磁体在所述轴向取向中与所述第一多个导电绕组的第二侧相邻布置并由第二气隙隔开。
13. 一种推进系统，包括：
与扭矩转换器同轴布置的第一轴向通量旋转电机和第二轴向通量旋转电机；
所述第一轴向通量旋转电机包括与第一电定子同轴布置的第一转子；
所述第二轴向通量旋转电机包括与第二电定子同轴布置的第二转子；
所述扭矩转换器包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器；
其中，所述第一和第二轴向通量旋转电机与所述扭矩转换器同轴布置；
其中，所述第一轴向通量旋转电机的所述第一转子和所述第二转子联接到所述扭矩转换器的所述泵；以及
其中，所述扭矩转换器的所述涡轮可旋转地联接到输出构件。
14. 根据方案13所述的推进系统，进一步包括联接在所述流体定子和机械接地元件之间的可选择单向离合器。
15. 根据方案13所述的推进系统，其中，所述扭矩转换器离合器包括常闭离合器；其中，所述扭矩转换器离合器在启动操纵期间被控制到打开状态。
16. 根据方案13所述的推进系统，
其中，所述第一电定子包括具有第一多个径向取向的导电绕组的第一盘形装置；
其中，所述第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体；
其中，所述第二电定子包括具有第二多个径向取向的导电绕组的第二盘形装置；以及
其中，所述第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述第一多个径向取向的导电绕组相邻布置并由第一气隙隔开；以及
其中，所述第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与第二多个径向取向的导电绕组相邻布置并由第二气隙隔开。
17. 一种推进系统，包括：
第一轴向通量旋转电机、第二轴向通量旋转电机、第一扭矩转换器和第二扭矩转换器；
其中，所述第一轴向通量旋转电机、所述第二轴向通量旋转电机、所述第一扭矩转换器和所述第二扭矩转换器同轴布置；
所述第一轴向通量旋转电机包括与第一电定子同轴布置的第一转子；
所述第二轴向通量旋转电机包括与第二电定子同轴布置的第二转子；
所述第一扭矩转换器包括第一流体定子、第一泵、第一涡轮和第一扭矩转换器离合器；
所述第二扭矩转换器包括第二流体定子、第二泵、第二涡轮和第二扭矩转换器离合器；
其中，所述第一轴向通量旋转电机的所述第一转子联接到所述第一扭矩转换器的所述第一泵；
其中，所述第二轴向通量旋转电机的所述第二转子联接到所述第二扭矩转换器的所述第二泵；
其中，所述第一扭矩转换器的所述第一涡轮可旋转地联接到第一输出构件；以及
其中，所述第二扭矩转换器的所述第二涡轮可旋转地联接到第二输出构件。
18. 根据方案17所述的推进系统，其中，所述第一扭矩转换器离合器包括常闭离合器；以及其中，所述第一扭矩转换器离合器在启动操纵期间被控制到打开状态。
19. 根据方案17所述的推进系统，其中，所述第二扭矩转换器离合器包括常闭离合器；以及其中，所述第二扭矩转换器离合器在启动操纵期间被控制到打开状态。
20. 根据方案17所述的推进系统，
其中，所述第一电定子包括具有第一多个径向取向的导电绕组的第一盘形装置；
其中，所述第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体；
其中，所述第二电定子包括具有第二多个径向取向的导电绕组的第二盘形装置；
其中，所述第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述第一多个径向取向的导电绕组相邻布置并且由第一气隙隔开；以及
其中，所述第二多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述第二多个径向取向的导电绕组相邻布置并由第二气隙隔开。
当结合附图时，如所附权利要求中所限定的，从用于执行本教导的一些最优模式和其它实施例的以下详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施例，在附图中：
图1示意性地示出根据本公开的用于电气化传动系的推进系统，该电气化传动系包括联接到扭矩转换器的轴向通量旋转电机的实施例。
图2示意性地示出根据本公开的参考图1描述的轴向通量旋转电机的实施例的元件。
图3示意性地示出根据本公开的用于电气化传动系的推进系统，该电气化传动系包括联接到扭矩转换器的轴向通量旋转电机的另一个实施例。
图4示意性地示出根据本公开的参考图3描述的轴向通量旋转电机的实施例的元件。
图5示意性地示出根据本公开的用于电气化传动系的推进系统，该电气化传动系包括联接到扭矩转换器的轴向通量旋转电机的另一个实施例。
图6示意性地示出根据本公开的参考图5描述的轴向通量旋转电机的实施例的元件。
图7示意性地示出根据本公开的用于电气化传动系的推进系统，该电气化传动系包括联接到扭矩转换器的轴向通量旋转电机的另一个实施例。
图8示意性地示出根据本公开的用于电气化传动系的推进系统，该电气化传动系包括联接到扭矩转换器的轴向通量旋转电机的另一个实施例。
附图不一定按比例绘制，并且可以呈现如本文所公开的本公开的各种特征的稍微简化的表示，包括例如特定尺寸、取向、位置和形状。与此类特征相关联的细节将部分地由特定的预期应用和使用环境确定。
具体实施方式
现在参考附图，其中显示是为了说明某些示例性实施例的目的而不是为了限制它们，图1和图2示意性地示出推进系统100的实施例的元件，该推进系统100包括经由新型扭矩转换器50联接到传动系60并由控制器70控制的轴向通量旋转电机10。相同的数字是指整个描述中相同的元件。该描述是在具有轴向基准线15和径向基准线16的轴向取向的背景中提供的。轴向通量旋转电机是电动马达结构的一种形式，其中转子和电定子之间的间隙以及因此两者之间的磁通方向与旋转轴线平行对齐。在一个实施例中，并且如本文所述，轴向通量旋转电机10被配置为无刷永磁直流（DC）马达。在一个实施例中，推进系统可以包括内燃机，该内燃机联接到轴向通量旋转电机10并经由扭矩转换器50联接到传动系60。
在一个实施例中，推进系统100布置在车辆上，并且传动系60终止于一个或多个车轮处以提供牵引力。车辆可以包括但不限于商用车、工业车、农用车、乘用车、飞机、船舶、火车、全地形车、个人移动设备、机器人等形式的移动平台，以实现本公开的目的。
在一个实施例中，传动系60包括固定挡位变速器或无级变速器，该固定挡位变速器或无级变速器经由驱动轴、驱动桥或差速器联接到车轮。在一个实施例中，推进系统100被布置为固定装置，并且传动系60终止于诸如流体泵的致动器。
轴向通量旋转电机10是高压多相电动马达/发电机，该高压多相电动马达/发电机被配置为将存储的电能转换为机械能并将机械能转换为可存储在高压能量存储装置（电池）90中的电能。电池90可以是高压能量存储装置，例如，多电池单元锂离子装置、超级电容器，或另一装置，没有限制。与电池90相关的监视参数可包括荷电状态（SOC）、温度以及其他。在一个实施例中，电池90可以经由车载电池充电器（未示出）电连接到远程的车外电源，用于在车辆静止时充电。电池90经由高压DC总线电连接到逆变器模块80以响应于源自控制器70的控制信号经由三相导体将高压DC电力传递到轴向通量旋转电机10。
再次参考图1和图2，轴向通量旋转电机10的该实施例包括单个转子20和单个电定子30。电定子30经由逆变器模块80和高压总线电连接到电池90。逆变器模块80配置有包括功率晶体管（例如IGBT）的控制电路，用于将高压DC电力转换为高压AC电力并将高压AC电力转换为高压DC电力。逆变器模块80可采用IGBT的脉宽调制（PWM）控制来将源自电池90的存储的DC电力转换为AC电力以驱动轴向通量旋转电机10以生成扭矩。类似地，逆变器模块80将传递到轴向通量旋转电机10的机械能转换为DC电力以生成可存储在电池90中的电能，包括作为再生制动控制策略的一部分。逆变器模块80接收马达控制命令并控制逆变器状态以提供马达驱动和再生制动功能。在一个实施例中，DC/DC电力转换器电连接到高压总线以经由低压总线向低压电池提供电力。低压电池电连接到辅助电源系统以向车辆上的低压系统（包括例如电动车窗、HVAC风扇、座椅和其它装置）提供低压电力。控制器70可操作地连接到逆变器模块80以控制电池90和定子30的多个径向取向的导电绕组32之间的电力传递。控制器70控制逆变器模块80以顺序电激活径向取向的导电绕组32以便在固定到转子20的多个永磁体24上施加旋转磁力以实现转子20的旋转，或反作用扭矩以减慢转子20的旋转。
转子20包括盘形背板 22，该盘形背板22与可旋转轴构件（轴）12同心并固定在其上。背板22包括布置在背板22的外周边附近的多个径向取向的永磁体24。永磁体24可以具有交替极性。永磁体24的相邻对在它们之间限定通道，该通道可以沿转子20的面径向延伸。以这种方式，永磁体24和通道可以一起限定多个磁极。如本领域技术人员所理解的，永磁体24的数量、形状、布置和取向可以与所示出的不同。转子20支撑在轴12上并由容纳在固定框架构件35中的轴承支撑。轴12的中心布置在轴向基准线15上并限定轴向基准线15。转子20在操作期间与轴12一起旋转。电定子30是与轴12同心的盘形装置。电定子30固定到固定框架构件35。电定子30包括以彼此隔开形成电磁极的径向取向的导电绕组32形式的多个电磁部件。
径向取向的导电绕组32和径向取向的永磁体24在轴向方向中与径向取向的导电绕组32相邻布置并且由气隙17隔开。径向取向的导电绕组32以多相布置电连接到逆变器模块80以生成电磁力，该电磁力施加在径向取向的永磁体24上以便当以电动模式操作时促使转子20的旋转，以在牵引操作中生成扭矩，并且当以反作用模式操作时抵抗转子20的旋转，以在再生操作中生成电力。在一个实施例中，径向取向的导电绕组32可以以三相配置电连接，但是本文描述的概念不限于三相。可以采用其它相位布置，例如两相、四相等。
扭矩转换器50可以是同轴地布置在轴向通量旋转电机10和传动系60之间的流体扭矩联接装置。扭矩转换器50包括可旋转地联接到轴12的泵56、流体定子57，以及可旋转地联接到输出构件59的涡轮58，该输出构件59可旋转地联接到传动系60。扭矩转换器50还包括可控扭矩转换器离合器52和可选择单向离合器（SOWC）55。扭矩转换器离合器52可以配置为爪形离合器、预载摩擦离合器或电磁离合器。扭矩转换器离合器52被布置为常闭离合器，该常闭离合器在某些操作条件下（例如在启动操纵期间）被控制为打开状态。
扭矩转换器50操作以在离合器52停用或释放时在泵56和涡轮58之间提供流体扭矩联接，并且在离合器52激活时在泵56和涡轮58之间提供机械扭矩联接。由于流体扭矩联接当离合器52不被致动或被释放时泵56和涡轮58的旋转速度可能存在差异，被称为扭矩转换器离合器打滑。采用旋转速度传感器可测量扭矩转换器离合器打滑。SOWC 55被布置成选择性地将流体定子57联接到固定框架构件35，并且因此在被激活时有助于反向操作。
轴12联接到扭矩转换器50的泵56以将扭矩传递到输出构件59，在一个实施例中，该输出构件59联接到传动系60的实施例。
传动系60包括例如变速器。在一个实施例中，变速器可以布置为阶梯挡位配置，并且可以包括一个或多个差速齿轮组和可激活离合器，该齿轮组和可激活离合器被配置为在扭矩转换器50的输出构件59和传动系部件之间的速度比范围内以多个固定挡位状态之一实现扭矩传递。变速器可以是各种配置中的一种，并且可以是在固定挡位状态之间自动换挡的自动变速器。
在一个实施例中，传动系60可以包括机械联接到一个或多个车桥的齿轮组，该车桥机械联接到一个或多个车轮。传动系将牵引功率传递到路面。传动系60的齿轮组可以是采用前驱动桥和半轴（未示出）的形式，该前驱动桥和半轴将输出构件59可旋转地联接到一个或多个车轮。可替代地，齿轮组可以是采用后差速器和车桥的形式，该后差速器和车桥将输出构件59可旋转地联接到一个或多个车轮。可替代地，齿轮组可以是采用前驱动桥与后驱动轴结合布置的形式，该后驱动轴联接到差速器，该差速器将输出构件59可旋转地联接到一个或多个车轮。可替代地或另外地，动力输出（PTO）齿轮箱（未示出）可以可旋转地联接到输出构件59。推进系统100是说明性的，并且本文描述的概念适用于类似配置的其它推进系统。
在一个实施例中，流体系统85被布置成向扭矩转换器50供应液压流体，并且还流体连接到布置在轴向通量旋转电机10和逆变器模块80上的热交换元件。作为非限制性示例，流体系统85包括流体泵、油槽、冷却元件和相关联的泵送回路元件，并且被配置为向扭矩转换器50提供液压流体并且还从电机10和逆变器模块80中去除热量。
图3和图4示出推进系统200的另一个实施例。在该实施例中，轴向通量旋转电机210包括与第一转子220和第二转子221同轴布置并插入在第一转子220和第二转子221之间的单个电定子30。第一转子220和第二转子221经由轴12联接在一起，并且分别通过相应的第一气隙17和第二气隙18与单个电定子30隔开。电定子30的径向取向的导电绕组32经由逆变器模块80和高压总线电连接到电池90。操作由控制器70控制。轴12联接到扭矩转换器50的泵56以将扭矩传递到输出构件59，在一个实施例中，该输出构件59联接到传动系60的实施例。
第一转子220包括第一背板222，该第一背板222具有固定到其上的第一组或多个径向取向的永磁体224。第二转子221包括第二背板223，该第二背板223具有固定到其上的第二组或多个径向取向的永磁体225。
图5和图6示出推进系统300的另一实施例。在该实施例中，轴向通量旋转电机310包括与转子320同轴布置的第一电定子330和第二电定子331，转子320插在它们之间。转子320联接到轴12。第一电定子330和第二电定子331分别通过相应的第一气隙317和第二气隙318与转子320隔开。轴12联接到扭矩转换器50的泵56以将扭矩传递到输出构件59，在一个实施例中，该输出构件59联接到传动系60的实施例。
转子320包括盘形背板322，该盘形背板322具有固定到第一侧321的第一组或多个径向取向的永磁体24，以及固定到背板322的第二相对侧323的第二组或多个径向取向的永磁体24。
第一电定子330具有第一多个径向取向的导电绕组332，并且第二电定子331具有第二多个径向取向的导电绕组333。
第一电定子330的第一径向取向的导电绕组332经由第一逆变器模块380和高压总线电连接到电池90。第二电定子331的第二径向取向的导电绕组333经由第二逆变器模块382和高压总线电连接到电池90。操作由控制器70控制。
在一个实施例中，第一电定子330的第一径向取向的导电绕组332与第二电定子331的第二径向取向的导电绕组333旋转地对齐。这有助于最大化由第一电定子330和第二电定子331施加在转子320上的电磁力。在一个实施例中，第一电定子330的第一径向取向的导电绕组332与第二电定子331的第二径向取向的导电绕组333旋转地偏移180度电旋转角度。这有助于最小化由第一电定子330和第二电定子331施加在转子320上的电磁力引起的波动。
图7示出推进系统400的另一个实施例。在该实施例中，第一轴向通量旋转电机410和第二轴向通量旋转电机450同轴布置并且与扭矩转换器50同轴。第一轴向通量旋转电机410和第二轴向通量旋转电机450以类似于参考图1描述的第一轴向通量旋转电机10的配置的方式配置。轴12联接到扭矩转换器50的泵56以将扭矩传递到输出构件59，在一个实施例中，该输出构件59联接到传动系60的实施例。
第一轴向通量旋转电机410包括与第一转子420同轴布置的第一电定子430。第一转子420联接到轴412。第一电定子430与第一转子420由第一气隙417隔开。第二轴向通量旋转电机450包括与第二转子460同轴布置的第二电定子465。第二转子460也联接到轴412。第二电定子465与第二转子460由第二气隙418隔开。第一电定子430经由第一逆变器模块480和高压总线电连接到电池90。第二电定子465经由第二逆变器模块482和高压总线电连接到电池90。操作由控制器70控制。
图8示出推进系统800的另一个实施例。在该实施例中，第一轴向通量旋转电机810和第二轴向通量旋转电机863同轴布置并与第一扭矩转换器850和第二扭矩转换器840同轴。第一轴向通量旋转电机810和第二轴向通量旋转电机863以类似于参考图1描述的第一轴向通量旋转电机10的配置的方式配置。
第一轴向通量旋转电机810包括与第一转子820同轴布置的第一电定子830，该第一转子820联接到第一轴812。第一电定子830与转子820由第一气隙816隔开。第一轴812联接到第一扭矩转换器840的第一泵848以将扭矩传递到第一输出构件849，该第一输出构件849联接到传动系870的一个实施例，该传动系870在一个实施例中可以是联接到车轮的半轴。第一扭矩转换器840类似于扭矩转换器50，并且包括泵846、流体定子847和涡轮848，该涡轮848可旋转地联接到第一输出构件849，该第一输出构件849可旋转地联接到第一传动系870。第一扭矩转换器840还包括可控扭矩转换器离合器842和可选择单向离合器 （SOWC）845。
第二轴向通量旋转电机863包括与第二转子860同轴布置的第二定子865。第二转子860联接到第二轴813。第二电定子865与第二转子860由第二气隙817隔开。第二电定子865经由第二逆变器模块882和高压总线电连接到电池90。第二电定子865经由第二逆变器模块882和高压总线电连接到电池90。操作由控制器70控制。
第二轴813联接到第二扭矩转换器850的第二泵856以将扭矩传递到第二输出构件859，该第二输出构件859联接到传动系871的一个实施例，该传动系871在一个实施例中可以是联接到车轮的半轴。第二扭矩转换器850类似于扭矩转换器50，并且包括第二泵856、第二流体定子857和可旋转地联接到第二输出构件859的第二涡轮858，该第二输出构件859可旋转地联接到第二传动系871。第二扭矩扭矩转换器850还包括可控扭矩转换器离合器852和可选择单向离合器（SOWC）855。
术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路（ASIC）、电子电路、中央处理单元（例如微处理器）和以存储器和存储装置（只读、可编程只读、随机访问、硬盘驱动器等）形式的相关联非暂态存储器组件中的一个或各种组合。非暂态存储器组件能够以一种或多种软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可以由一个或多个处理器访问以提供所述功能的其它组件的形式存储机器可读指令。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和监视来自传感器的输入的相关装置，此类输入以预设采样频率或响应于触发事件进行监视。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语是指控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。每个控制器执行控制例程以提供所需的功能，包括监视来自传感装置和其它联网控制器的输入以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以以规则的间隔周期性地执行，例如在正在进行的操作期间每100微秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行。可替代地，可以响应于触发事件的发生来执行例程。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线链路、联网通信总线链路、无线链路、串行外围接口总线或其它通信链路来实现。通信包括以各种形式交换数据信号，包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号以及控制器之间的通信信号。如本文所使用的，术语“动态”和“动态地”描述了实时执行的步骤或过程，该步骤或过程特征在于监视或以其它方式确定参数的状态并在例程的执行期间或在例程执行的循环之间规则地或定期地更新参数的状态。
如本文所使用的，术语“系统”可指机械致动器和电气致动器、传感器、控制器、专用集成电路（ASIC）、组合逻辑电路、软件、固件和/或被布置为提供所述功能的其它组件中的一个或组合。
本文所述的概念涉及操作本文所述的推进系统的实施例，采用轴向通量旋转电机10来减少与NVH相关联的参数并改进封装。
这意味着与径向通量机器相比，通量路径要短得多，允许马达对于相同功率更小，并具有更高的功率密度和效率。由于轴向通量机器中的通量路径是一维的，因此可以使用晶粒取向的电工钢。该钢使通量更容易通过，并且这导致效率收益。此外，由于轴向通量马达具有短的轴向长度，因此可以实现封装收益。
电机的元件可以构建在平面结构上，诸如印刷电路板，并添加线圈和轴承。
线圈绕制过程以及连接线圈和磁芯的过程可能要简单得多。由于线圈是扁平的，因此可以更容易地使用矩形铜条，从而允许简化高电流绕组。可以使转子的重量显著更轻。转子-定子间隙可以比径向磁通电机的转子-定子间隙小，因为它不受离心力影响，并且可以在构造后被调节。与径向通量电机相比，可以实现更短的磁路长度。许多结构部件是扁平的，并且无需专门的铸造或冲压工具即可生产，从而降低成本。通过绕组的磁路大体上是直的，能够使用晶粒取向的电工钢，与非电工钢相比，其优点包括更高的磁导率和更低的磁芯损耗。将轴向通量旋转电机布置紧邻扭矩转换器的布置有利于并能够使用传动流体作为轴向通量旋转电机的冷却介质。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行本教导的一些最优模式和其它实施例，但是存在各种替代设计和实施例用于实践所附权利要求中限定的本教导。

Claims (10)

1.一种推进系统，包括：
轴向通量旋转电机，其包括与第一电定子同轴布置的第一转子；
扭矩转换器，其包括流体定子、泵、涡轮和扭矩转换器离合器；
可选择单向离合器，其联接到所述流体定子；
其中，所述轴向通量旋转电机与所述扭矩转换器同轴布置；
其中，所述轴向通量旋转电机的所述第一转子联接到所述扭矩转换器的所述泵；
其中，所述扭矩转换器的所述涡轮可旋转地联接到输出构件。
2.根据权利要求1所述的推进系统，其中，联接到所述扭矩转换器的所述涡轮的所述输出构件可旋转地联接到传动系。
3.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述扭矩转换器离合器包括常闭离合器；以及其中，在启动操纵期间，所述扭矩转换器离合器被控制为打开状态。
4.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述轴向通量旋转电机包括多相无刷永磁DC旋转电机。
5.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体。
6.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一电定子包括具有多个径向取向柱的盘形装置，其中，所述柱中的每个柱具有导电绕组。
7. 根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到盘形背板的多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一电定子包括具有多个导电绕组的盘形装置；以及
其中，所述多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述多个径向取向的导电绕组相邻布置并由气隙隔开。
8.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述扭矩转换器离合器包括爪形离合器、预载摩擦离合器或电磁离合器中的一种。
9.根据权利要求1所述的推进系统，进一步包括与所述第一转子和所述第一电定子同轴布置的第二转子；其中，所述第一电定子插入在所述第一转子和所述第二转子之间；以及其中，所述第一转子经由轴联接到所述第二转子。
10.根据权利要求9所述的推进系统，其中，所述第一转子包括固定到第一盘形背板的第一多个径向取向的永磁体；
其中，所述第二转子包括固定到第二盘形背板的第二多个径向取向的永磁体；
其中，所述第一电定子包括具有多个导电绕组的盘形装置；
其中，所述第一多个径向取向的永磁体在轴向取向中与所述多个径向取向的导电绕组的第一侧相邻布置并由第一气隙隔开；以及
其中，所述第二多个径向取向的永磁体在所述轴向取向中与多个径向取向的导电绕组的第二侧相邻布置并由第二气隙隔开。
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