DE102022205029A1

DE102022205029A1 - Integriertes getriebe in elektromotorsystemen

Info

Publication number: DE102022205029A1
Application number: DE102022205029.0A
Authority: DE
Inventors: Thibault Devreese
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-11-24
Also published as: US11441653B1; CN115366640A

Abstract

Verfahren und Systeme für das Integrieren eines Getriebes in einen Elektromotor werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein System das Einschließen eines Getriebes, das einen Planetenradsatz und ein Differenzial umfasst, innerhalb einer Umhüllung eines Rotors des Elektromotors umfassen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Systeme zum Integrieren eines Getriebes in einen Rotor eines Elektromotors für ein Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK UND ABRISS
In Elektrofahrzeugen kann die Kraftübertragungsarchitektur eine Hochvoltbatterie, einen Elektromotor mit Leistungsregelelektronik und eine Übertragung, die ein Getriebe umfassen kann, aufweisen. Spannung von der Batterie kann dem Elektromotor zugeführt werden, damit der Elektromotor Energie zum Antreiben des Elektrofahrzeugs erzeugt, die dann über das Getriebe zu den Antriebsrädern übertragen werden kann.
Der Elektromotor kann einen Stator und einen Rotor umfassen, wobei der Rotor mit einer oder mehreren Ausgangswellen gekoppelt ist. Der Stator kann stationär sein und kann über eine Spannungsquelle (beispielsweise eine Batterie) elektrisch angetrieben werden, um in einer Vielzahl von leitfähigen Drähten, die in dem Stator enthalten sind, Ströme zu erzeugen, die dann Magnetfelder erzeugen können. In einem Beispiel können die von dem Stator erzeugten Magnetfelder innerhalb des Rotors einen Strom induzieren, der den Rotor veranlasst, sich in Reaktion auf die kombinierten Magnetfelder des Stators und Rotors zu drehen. In einem weiteren Beispiel kann der Rotor Permanentmagneten enthalten, die den Rotor veranlassen können, sich in Reaktion auf die vom Stator erzeugten Magnetfelder zu drehen. Die Drehbewegung des Rotors kann dann in eine Drehung einer oder mehrerer mit dem Rotor des Elektromotors gekoppelter Ausgangswellen umgewandelt werden.
Das Getriebe kann eine Übertragung von Energie vom Motor auf die Antriebsräder ermöglichen und kann einen Planetenradsatz zum Übertragen von Energie vom Elektromotor, ein Differenzial und eine Kupplung umfassen. Der Planetenradsatz kann Eingang vom Elektromotor über die Kupplung an eine Ausgangswelle oder Ausgangswellen des Elektromotors empfangen und die Energie des Elektromotors auf die Antriebsräder des Elektrofahrzeugs übertragen, indem er die RPM des Elektromotors über einen Satz kämmender Räder zu einer geeigneten RPM der Räder anpasst. Die Zahnräder des Planetenradsatzes können sich in unterschiedlichen Fraktionen (entsprechend den Übersetzungsverhältnissen der kämmenden Zahnräder) der RPM des Elektromotors drehen, die dann einer Ausgangs-RPM der Antriebsräder des Fahrzeugs entsprechen kann. Das Differenzial kann dann die vom Planetenradsatz gelieferte Energie zwischen den zwei Antriebsrädern verteilen. Beispielsweise kann in einem offenen Differenzial Drehmoment gleichmäßig zwischen den zwei Rädern, die die Antriebsräder umfassen, verteilt werden. Eine Kupplung kann die Energieübertragung vom Elektromotor auf eine oder mehrere Ausgangswellen koppeln oder entkoppeln und kann während eines Gangwechsels genutzt werden.
Der Planetenradsatz kann typischerweise einen Satz von Zahnrädern umfassen, der einen oder mehrere zentrale Sonnenräder umfasst, die mit einem oder mehreren Planetenrädern kämmen. Die Planetenräder können mechanisch mit einem Träger gekoppelt sein, der dazu dienen kann, die Planetenräder zu veranlassen, sich gemeinsam um eine zentrale Achse zu drehen. Die Planetenräder können auch mit einem Hohlrad kämmen, das alle Planetenräder umschließen kann. Energiezufuhr vom Elektromotor zum Planetenradsatz kann von jedem von dem Träger, dem Hohlrad oder einem oder mehreren Sonnenrädern kommen.
Typischerweise können das Getriebe, die Leistungselektronik und der Elektromotor getrennte Komponenten sein, die miteinander gekoppelt sind. Es wurden Versuche unternommen, diese Komponenten eines Elektrofahrzeugsystems zu integrieren, um überschüssige Masse und Gewicht zu reduzieren, wobei die Reduzierung wünschenswert ist, um zusätzlich zu einem Reduzieren der Kosten die Fahrzeugeffizienz zu erhöhen. Ein Beispielansatz für eine integrierte Antriebseinheit in einem Elektrofahrzeug wird von Pearce, Jr., et al. in der US-Patentanmeldung Nr. 2020/10696149 gegeben. Darin führen Pearce, Jr., et al eine integrierte Antriebseinheitsanordnung ein, die ein Getriebe, einen Leistungswechselrichter und einen Elektromotor umfasst, wobei das Getriebe, der Elektromotor und der Leistungswechselrichter zu einer einzelnen Einheit mit einem mehrteiligen Gehäuse zusammengebaut sind. Das Elektrofahrzeug kann auch ein wechselseitiges Thermomanagementsystem, das mit der integrierten Antriebseinheitsanordnung gekoppelt ist, und mindestens eine Flüssigkühlmittelschleife, die thermisch mit dem Elektromotor, dem Leistungswechselrichter, dem Getriebe, einem Kühlsystem, einem Kältesystem und einem HVAC-System gekoppelt ist, aufweisen.
Die Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme mit solchen Systemen erkannt. Beispielsweise sind in dem von Pearce, Jr., et al gezeigten integrierten System mehrere einzelne Komponenten vorhanden, wodurch Komponenten und Kosten zunehmen. Wie von Pearce, Jr., et al. dargelegt, können das Getriebe, der Elektromotor und der Leistungswechselrichter alle unterschiedliche thermische Eigenschaften und unterschiedliche Betriebstemperaturen aufweisen, was die Komplexität des Kühlsystems erhöhen kann. Insbesondere werden, während das Getriebe bis zu Temperaturen von 100 °C arbeiten kann, die Elektroniken des Wechselrichters auf wesentlich niedrigeren Temperaturen gehalten, beispielsweise 40 °C bis 50 °C, wodurch eine thermische Isolation des Getriebes und des Wechselrichters gefordert ist.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein System für ein Elektromotorsystem adressiert werden, das einen oder mehrere von einem Planetenradsatz und ein Differenzial umfasst, der/das/die innerhalb einer Umhüllung eines Rotors des Elektromotors eingebaut ist/sind. Auf diese Weise, durch Integrieren des Getriebes in das Innere des Rotors und Vereinfachung des Betriebs des Flüssigkühlmittelsystems, kann ein kosteneffektives und kompaktes Fahrzeugantriebssystem gestaltet werden.
Beispielsweise können ein zusammengesetzter Planetenradsatz für Energieübertragung und ein Planetenradsatz in einem Inneren eines Rotors eines Elektromotors enthalten sein. In einem konventionellen Elektromotor ist das Innere des Rotors ein nicht funktionaler Raum. In einem Beispiel kann ein erstes Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes an dem Gehäuse des Elektromotors verankert sein, während die Planetenräder, die mit dem oben erwähnten Sonnenrad kämmen, am Rotor verankert sein können, was eine relative Bewegung des Sonnenrades und der Planetenräder sowie eine Übertragung von Energie über das Planetendifferenzialsystem ermöglicht. Das Differenzial kann ein Planetenradsatz sein, der Eingang an einem Hohlrad von einem zweiten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes, das mit Planetenrädern des zusammengesetzten Planetenradsatzes, verankert am Rotor des Elektromotors, kämmt, empfängt. Energie von dem zusammengesetzten Planetenradsatz kann dann über einen Träger und das Sonnenrad des Planetendifferenzialradsatzes auf zwei Ausgangswellen verteilt werden.
In einem weiteren Beispiel können im Inneren des Rotors des Elektromotors ein zusammengesetzter Planetenradsatz für Energieübertragung und ein Planetendifferenzialradsatz mit einem Eingang am Träger und zwei Sonnenradausgängen darin enthalten sein. In dem Planetendifferenzialradsatz dieser beispielhaften Konfiguration kann ein Eingang zu dem Planetendifferenzialradsatz von einem Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes kommen, das mit Planetenrädern des Planetenradsatzes kämmt, wobei erstgenannter dann über einen darin enthaltenen Träger Energie auf den Planetendifferenzialradsatz übertragen kann. Energie von dem zusammengesetzten Planetenradsatz kann dann über zwei Sonnenräder des Planetendifferenzialradsatzes auf zwei Ausgangswellen verteilt werden.
In noch einem weiteren Beispiel kann ein offenes oder Planetendifferenzial im Inneren des Rotors des Elektromotors enthalten sein. Das Differenzial kann über Wellen Energie vom Rotor auf zwei Planetenradsätze an jedem Ende des Rotors des Elektromotors übertragen, wobei jeder Planetenradsatz mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Die zwei Planetenradsätze können identisch sein, jeweils mit einem Eingang von dem Differenzial an Sonnenrädern der entsprechenden Planetenradsätze. Innerhalb eines gegebenen Planetenradsatzes kann das Sonnenrad mit Planetenrädern kämmen, die über ein Hohlrad gekoppelt sein können, und das Hohlrad kann an dem Gehäuse des Elektromotors verankert und folglich stationär sein. Die Planetenräder können dann an einen Träger des Planetenradsatzes gekoppelt sein, der Energie an eine Ausgangswelle übertragen kann.
In allen der drei vorgenannten Beispiele können Kühlmittel und Schmierung durch das Innere des Rotors, einschließlich des Getriebes, zirkuliert werden. Dies kann den Rotor kühlen, während die Komponenten des Getriebes gleichzeitig gekühlt und geschmiert werden.
Auf diese Weise, durch Nutzung des Inneren des Rotors des Elektromotors zum Umschließen des Getriebes in einer Vielzahl von Konfigurationen, können Getriebe und Elektromotor weiter integriert werden, was Gewicht und Volumenanforderungen reduziert. Ein technischer Effekt des Teilens von Kühlmittel- und Schmiersystemen zwischen Getriebe und Elektromotor in allen drei der vorgenannten Konfigurationen besteht darin, dass ein vereinfachtes Kühl- und Schmiersystem erreicht werden kann. Insgesamt kann die Integration eines Planetendifferenzialsystems Konfektionierungsraum reduzieren und kann Kosteneffektivität erhöhen.
Es versteht sich, dass der obige Abriss dafür vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Er soll nicht dazu dienen, wichtige oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird, zu benennen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Beispiel eines Elektromotors in einem Fahrzeug.
2 zeigt ein schematisches Beispiel einer ersten Konfiguration eines Getriebes, das in einen Rotor des Elektromotors eines Fahrzeugs integriert ist.
3 zeigt ein schematisches Beispiel einer zweiten Konfiguration des Getriebes, das in den Rotor des Elektromotors eines Fahrzeugs integriert ist.
4 zeigt ein schematisches Beispiel einer dritten Konfiguration des Getriebes, das in den Rotor des Elektromotors eines Fahrzeugs integriert ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme zum Umschließen eines Getriebes innerhalb eines Rotors eines Elektromotors. Solche Systeme können in einen Elektromotor eines Fahrzeugs, das schematisch in 1 gezeigt ist, integriert sein. Ein Getriebe, das zusammengesetzte Planetenradsätze zur Energieübertragung und einen Differenzialradsatz umfasst, kann in einer Vielzahl von Konfigurationen in den Elektromotor integriert sein, wie in den 2-4 gezeigt, Insbesondere 2 veranschaulicht eine erste Konfiguration eines zusammengesetzten Planetenradsatzes, der Energie von dem Rotor des Elektromotors über ein Hohlrad des Planetendifferenzialradsatzes auf einen Planetendifferenzialradsatz übertragen kann. 3 veranschaulicht eine zweite Konfiguration, die den gleichen zusammengesetzten Planetenradsatz nutzt, der in 2 veranschaulicht ist, um über einen Eingang zum Träger des Stirndifferenzialradsatzes Energie auf einen Stirndifferenzialradsatz zu übertragen. 4 veranschaulicht eine dritte Konfiguration, in der sich ein Differenzial (entweder planetarisch oder offen) mit dem Rotor des Elektromotors koppeln kann und Energie auf zwei Planetenradsätze übertragen kann.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6, das von einem Elektromotor 54 Antriebsenergie ableiten kann. Der Elektromotor 54 empfängt elektrische Energie von einer Traktionsbatterie 58, um hinteren Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Der Elektromotor 54 kann auch als ein Generator betrieben werden, um elektrische Energie zum Laden der Traktionsbatterie 58 bereitzustellen, beispielsweise während eines Bremsvorgangs. Es versteht sich, dass zwar 1 einen in einer Hinterradantriebskonfiguration montierten Elektromotor 54 darstellt, andere Konfigurationen jedoch möglich sind, beispielsweise das Einsetzen des Elektromotors 54 in einer Vorderradkonfiguration oder in einer Konfiguration, in der ein Elektromotor sowohl an den hinteren Fahrzeugrädern 55 als auch an den vorderen Fahrzeugrädern 56 montiert ist.
Der Elektromotor 54 kann ein darin integriertes Getriebe (das hier näher zu beschreiben ist) umfassen. Das integrierte Getriebe kann ein Differenzial und einen Planetenradsatz zum Übertragen von Energie vom Elektromotor 54 auf die hinteren Fahrzeugräder 55 umfassen. Ein Pumpensystem 130 kann mit dem Getriebe des Elektromotors 54 gekoppelt sein, um während des Betriebs Schmier-(Getriebe-)ÖI durch den Elektromotor 54 strömen zu lassen. Zusätzlich kann der Elektromotor 54 ein Kühlsystem 148, das eine Kühlmittelpumpe umfasst, und einen Wärmetauscher, über eine Leitung in Fluidaustausch mit der Pumpe, umfassen. Das Kühlsystem 148 kann unter Bezugnahme auf die 2-4 näher beschrieben werden. Der Elektromotor 54 kann auch mindestens eine Kupplung umfassen. Die Steuerung 112 kann an einem Aktor der Kupplung ein Signal senden, die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um Energieübertragung von dem Elektromotor 54 auf die hinteren Fahrzeugräder 55 zu koppeln oder zu entkoppeln. Die Steuerung 112 kann auch elektronisch mit dem Kühlsystem 148 gekoppelt sein, beispielsweise, um den Betrieb der Kühlmittelpumpe in Reaktion auf die Temperatur des Elektromotors 54 zu modulieren.
Die Steuerung 112 kann einen Teil eines Steuersystems 114 ausbilden. Es wird gezeigt, dass das Steuersystem 114 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 116 empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 181 sendet. Sensoren 116 können beispielsweise Sensoren wie einen Batteriestandsensor, einen Kupplungsaktivierungssensor usw. umfassen. Als weiteres Beispiel können die Aktoren die Kupplung, das Pumpensystem 130 usw. umfassen. Die Steuerung 112 kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die Aktoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines darin programmierten Codes entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen.
2 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht einer ersten Beispielkonfiguration eines Elektromotors 200 eines Fahrzeugsystems (beispielsweise Fahrzeugsystem 6 von 1) mit einem darin integrierten Getriebe. Der Elektromotor 200 kann dem Elektromotor 54 von 1 ähneln. Die Querschnittsansicht kann entlang einer radialen Achse des Elektromotors 200 aufgenommen sein, sodass die Querschnittsansicht in der y-z-Ebene aufgenommen ist, wie durch das Achsensystem 290 angegeben, wobei die radiale Richtung des Elektromotors 200 parallel zur x-Achse des Achsensystems 290 und die axiale Richtung des Elektromotors 200 parallel zur y-Achse des Achsensystems 290 verläuft. Der Elektromotor 200 kann eine von einer Vielzahl geeigneter Wechselstrom-(Alternating Current, AC-)Elektromotorkonfigurationen sein. Der Elektromotor 200 kann ein AC-Motor sein, dessen Typen Motoren der asynchronen (z. B. mit Eichhörnchenkäfig- und gewickeltem Rotor) und der synchronen Art umfassen. Synchronmotoren, beispielsweise mehrphasig, können in bestimmten Konfigurationen verwendet werden. Die Arten von Dreiphasenmotoren, die eingesetzt werden können, umfassen Permanentmagnet, synchrone Reluktanz, hybrid synchron (beispielsweise von einem Permanentmagneten unterstützte synchrone Reluktanz), synchrone Induktion und Hysterese. Weiter mit dem Anwendungsfall des Wechselstrommotors kann ein Synchronpermanentmagnetmotor in einigen Fällen aufgrund seiner hohen Umwandlungseffizienz verwendet werden.
Der Elektromotor 200 kann ein Gehäuse 204 umfassen. Das Gehäuse 204 kann dazu dienen, die im Gehäuse 204 enthaltenen Innenkomponenten einzuschließen und von anderen Komponenten innerhalb des Fahrzeugsystems zu trennen. Das Gehäuse 204 kann ferner ein erstes Lager 205 (erhalten am ersten Ende 202 des Elektromotors 200) und ein zweites Lager 206 (erhalten am zweiten Ende 203 des Elektromotors 200) umfassen. Das erste Lager 205 und das zweite Lager 206 können im Kontakt mit einer ersten Ausgangswelle 236 beziehungsweise einer zweiten Ausgangswelle 288 angeordnet sein, sodass sich die erste Ausgangswelle 236 und die zweite Ausgangswelle 288 drehen können. Die erste Ausgangswelle 236 und die zweite Ausgangswelle 288 können eine Achse sein, beispielsweise die Achse der hinteren Fahrzeugräder 55 von 1. Das Gehäuse 204 kann zusammen mit dem ersten Lager 205 und dem zweiten Lager 206 dazu dienen, die Innenkomponenten des Elektromotors 200 fluidisch abzudichten, sodass der Raum außerhalb des Gehäuses 204 fluidisch vom Elektromotor 200 entkoppelt ist. Im Gehäuse 204 ist ein Stator 208 enthalten, der am Gehäuse 204 befestigt sein kann. Der Stator 208 kann eine Vielzahl leitfähiger Drähte (nicht gezeigt) umfassen, die sich durch den Körper des Stators erstrecken können, und kann rotierende Magnetfelder erzeugen. Konzentrisch innerhalb des Stators befindet sich ein Rotor 209. Die von den Strömen, die durch die Vielzahl leitfähiger Kabel innerhalb des Stators 208 zirkulieren, erzeugten Magnetfelder können veranlassen, dass sich der Rotor 209 dreht. Der Rotor umfasst einen Rotorkern 212, der Metalllaminierungen (z. B. laminierten Magnetstahl oder laminiertes Eisen) oder ein festes magnetisches Metall umfassen kann. Folglich umfasst der Rotorkern 212 einen magnetisch interaktiven Abschnitt (z. B. einen Permanentmagneten oder Elektromagneten). Es versteht sich, dass sich der Rotor 209 während des Motorbetriebs drehen kann, während der Stator 208 stationär gehalten wird.
Das Gehäuse 204 kann eine Grenze eines Hohlraums 233 ausbilden, der den Stator 208 und den Rotor 209 umgibt. Der Hohlraum 233 innerhalb des Gehäuses 204 kann eine Vielzahl von Durchgängen umfassen, die genutzt werden können, um ein Arbeitsfluid (z. B. Öl, Kühlmittel (z. B. ein Gemisch aus Wasser und Glykol), Wasser und dergleichen) zu zirkulieren, um dem Stator 208 und dem Rotor 209 über eine Kühlmittelpumpe 219, die hier näher zu beschreiben ist, Kühlung bereitzustellen. Obwohl 2 das Gehäuse 204 und den Hohlraum 233 schematisch übersichtlich darstellt, versteht es sich, dass das Gehäuse 204 und der Hohlraum 233 eine größere strukturelle Komplexität aufweisen können. Beispielsweise kann das Gehäuse 204 auch eine Vielzahl von Rippen, die sich nach innen in Richtung des Stators 208 erstrecken, und mehrere Kühlmitteldurchgänge, die zwischen den Rippen positioniert sind, umfassen. Die Kühlmitteldurchgänge zwischen den Rippen können in einer Reihen- und/oder Parallelströmungsanordnung gekoppelt sein.
Der Stator 208 und der Rotor 209 sind konfiguriert, elektrisch zu interagieren, um einen Drehausgang zu erzeugen und, in einigen Fällen, in Reaktion auf das Empfangen eines Dreheingangs von einer externen Quelle, beispielsweise einem Fahrzeuggetriebezug, in einem Anwendungsfallbeispiel, elektrische Energie zu erzeugen. Wie zuvor erörtert, kann der Motor jedoch in einer breiten Vielfalt von Betriebsumgebungen eingesetzt werden. Der Elektromotor 200 ist dazu konfiguriert, einen Drehausgang zu erzeugen, und, in einigen Beispielen, in einem Regenerationsmodus einen Dreheingang zu empfangen und einen Ausgang elektrischer Energie zu erzeugen. Folglich kann der Elektromotor 200 dafür vorgesehen sein, elektrische Energie von einer Energiespeichervorrichtung (beispielsweise der Traktionsbatterie 58 von 1) zu empfangen und, in einigen Beispielen, Energie an die Energiespeichervorrichtung zu übertragen. Drahtgebundene und/oder drahtlose Übertragungsmechanismen können genutzt werden, um diese Energieübertragungsfunktionalität zu unterstützen.
Während des Betriebs des Elektromotors 200 kann die Temperatur des Elektromotors ansteigen, beispielsweise aufgrund von Wärmeverlusten, die durch im Rotor 209 und Stator 208 erzeugte Ströme, Luftwiderstandsverluste usw. erzeugt werden. Beispielsweise kann sich der Rotor 209 während des Betriebs des Elektromotors 200 auf Temperaturen von bis zu 200 °C erwärmen. Im Ergebnis der übermäßigen Erwärmung können sich die Effizienz und Leistung des Motors verschlechtern. Folglich können Verfahren und Systeme zur Kühlung des Elektromotors eingesetzt werden, um die Motorleistung zu verbessern.
Beispielsweise kann ein Kühlsystem 215 des Elektromotors und des umschlossenen Getriebes einen Wärmetauscher 221, über eine erste Kühlmittelleitung 217 in Fluidaustausch mit einer Kühlmittelpumpe 219, umfassen. Das Kühlsystem 215 kann dem Kühlsystem 148 von 1 ähneln und kann genutzt werden, um ein Arbeitsfluidkühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen innerhalb des Hohlraums 233 des Gehäuses 204 zu zirkulieren. Der Wärmetauscher 221 ist dazu konfiguriert, Wärme von dem Kühlmittel, das sich durch ihn hindurch bewegt, zu dem umgebenden Umfeld oder einem anderen geeigneten Medium (z. B. Wasser, Öl, Glykol und dergleichen) zu verteilen. Um die Wärmeübertragung zu erreichen, kann der Wärmetauscher 221 Komponenten wie Leitungen, Rippen, ein Gehäuse usw. umfassen. Die Kühlmittelpumpe 219 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen im Hohlraum 233 zu zirkulieren, und kann herkömmliche Komponenten wie etwa Kammern, Kolben, Ventile, Laufräder usw. umfassen, um die Zirkulation zu ermöglichen. Eine zweite Kühlmittelleitung 242 und eine dritte Kühlmittelleitung 243 sind gezeigt, die sich zwischen der Kühlmittelpumpe 219 und Hohlraum 233 beziehungsweise dem Wärmetauscher 221 und dem Hohlraum 233 erstrecken. Pfeile 225 stellen die allgemeine Richtung des Kühlmittelstroms durch die zweite Kühlmittelleitung 242 und die dritte Kühlmittelleitung 243 dar. Die zweite Kühlmittelleitung 242 und die dritte Kühlmittelleitung 243 sind konkret gezeigt, sich erstreckend durch einen oberen Teil des Gehäuses 204. Es sind jedoch zahlreiche geeignete Kühlmittelleitungsanordnungen vorgesehen. Zum Beispiel kann sich die zweite Kühlmittelleitung 242 in Fluidverbindung mit der Kühlmittelpumpe 219 durch eine axiale Seite (beispielsweise das erste Ende 202) des Gehäuses 204 erstrecken, und die dritte Kühlmittelleitung 243 kann sich in Fluidverbindung mit dem Wärmetauscher 221 durch die gegenüberliegende axiale Seite (beispielsweise das zweite Ende 203) des Gehäuses 204 erstrecken. Ferner kann sich in einem anderen Beispiel die zweite Kühlmittelleitung 242 durch eine Unterseite des Gehäuses 204 erstrecken, während sich die dritte Kühlmittelleitung 243 durch eine Oberseite des Gehäuses 204 oder umgekehrt erstrecken kann.
Darüber hinaus kann in der aktuellen Ausführungsform ein Luftspalt zwischen dem Rotor 209 und dem Stator 208 frei von Kühlmittel und/oder Schmieröl gehalten werden. Die Luftspalt kann beispielsweise durch eine jegliche von einer Laminierungsgestaltung des Stators 208, der den Luftspalt abdecken kann, der Gestaltung des Gehäuses 204 (beispielsweise in der Gestaltung der Kühlmitteldurchgänge/Rippen des Gehäuses 204), das den Luftspalt fluidisch isolieren kann, Leitbleche, die den Luftspalt abdecken können und/oder Schirme, die den Luftspalt abdecken können, frei von Kühlmittel und/oder Schmiermittel gehalten werden.
Der Rotor 209 kann eine innere Umhüllung 250 umfassen, die ein innerhalb des Kerns 212 des Rotors 209 enthaltener Hohlraum sein kann. Innerhalb der inneren Umhüllung 250 des Rotors 209 enthalten sind ein zusammengesetzter Planetenradsatz 213 und ein Planetendifferenzialradsatz 253, die gemeinsam das Getriebe 210 des Elektromotors 200 ausbilden können. Der zusammengesetzte Planetenradsatz 213 und der Planetendifferenzialradsatz 253 können entlang einer zentralen Achse 223 des Elektromotors 200 ausgerichtet sein. Die innere Umhüllung 250 kann vom Rest des Inneren des Elektromotors 200 durch Lager 205, 206 abgedichtet sein. Der zusammengesetzte Planetenradsatz 213 kann proximal zum ersten Ende 202 der inneren Umhüllung 250 des Rotors 209 angeordnet sein und kann mit dem Planetendifferenzialradsatz 253 gekoppelt sein, während der Planetendifferenzialradsatz 253 proximal zum zweiten Ende 203 der inneren Umhüllung 250 des Rotors 209 angeordnet sein kann und mit der ersten Ausgangswelle 236 und der zweiten Ausgangswelle 288 gekoppelt sein kann. Unter Bezugnahme auf die y-Achse des Achsensystems 290 kann die Position des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 links von Planetendifferenzialradsatz 253, entlang der negativen y-Richtung der y-Achse, sein.
Der zusammengesetzte Planetenradsatz 213 kann Energie von der Drehung des Rotors 209 auf den Planetendifferenzialradsatz 253 übertragen, und der letztgenannte kann Energie zwischen der ersten Ausgangswelle 236 und der zweiten Ausgangswelle 288 übertragen. In einem Beispiel kann der zusammengesetzte Planetenradsatz einen Planetenradsatz mit zusammengesetzten Planetenrädern umfassen. Jedes zusammengesetzte Planetenrad ist ein Paar starr verbundener und längs angeordneter Zahnräder unterschiedlicher Radien. Bei jedem zusammengesetzten Planetenrad greift eines der zwei Räder in ein zentral angeordnetes Sonnenrad ein, während das andere in ein äußeres Hohlrad eingreift.
Ferner kann der zusammengesetzte Planetenradsatz 213 ein erstes Sonnenrad 228, ein zweites Sonnenrad 252, einen Träger 240, ein erstes zusammengesetztes Planetenrad 201 und ein zweites zusammengesetztes Planetenrad 207 umfassen. Während die hier beschriebene beispielhafte Ausführungsform des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 zwei zusammengesetzte Planetenräder 201, 207 umfasst, können andere Ausführungsformen eine Vielzahl zusammengesetzter Planetenräder umfassen. Das erste zusammengesetzte Planetenrad 201 umfasst jedes von einem ersten Planetenrad 216, das mit dem ersten Sonnenrad 228 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 kämmt, und einem zweiten Planetenrad 220, das mit dem zweiten Sonnenrad 252 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 kämmt. Das erste Planetenrad 216 und das zweite Planetenrad 220 können auf einer Seite der zentralen Achse 223 längs ausgerichtet sein und können über den Träger 240 am Rotor 209 befestigt sein. Ähnlich umfasst der zweite zusammengesetzte Planetenrad 207 umfasst jedes von einem dritten Planetenrad 244, das mit dem ersten Sonnenrad 228 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 kämmt, und einem vierten Planetenrad 248, das mit dem zweiten Sonnenrad 252 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 kämmt. Das dritte Planetenrad 244 und das vierte Planetenrad 248 können auf einer anderen Seite der ersten Ausgangswelle 236 gegenüber dem ersten Planetenrad 216 beziehungsweise dem zweiten Planetenrad 220 längs ausgerichtet sein und können über den Träger 240 am Rotor 209 befestigt sein. Das erste Sonnenrad 228 ist mit dem Gehäuse 204 des Elektromotors 200 geerdet, wobei das Gehäuse 204 den Rotor 209 des Elektromotors 200 umschließt. Auf diese Weise kann der Elektromotor 200 über den zusammengesetzten Planetenradsatz 213, den Träger 240 und den Planetendifferenzialradsatz 253 Energie vom Rotor 209 auf jede der ersten Ausgangswelle 236 und der zweiten Ausgangswelle 288, die innerhalb der inneren Umhüllung 250 enthalten sind, übertragen.
Der Planetendifferenzialradsatz 253 kann Energie von dem zusammengesetzten Planetenradsatz 213 empfangen, und kann Energie auf die erste Ausgangswelle 236 und die zweite Ausgangswelle 288 verteilen. Beispielsweise kann der Planetendifferenzialradsatz 253 Energie auf die erste Ausgangswelle 236 und die zweite Ausgangswelle 288 in einer einheitlichen Weise, beispielsweise gleichermaßen, übertragen. Der Planetendifferenzialradsatz 253 kann einen Träger 284 und eine Vielzahl von Planetenrädern, hier dargestellt als ein erstes äußeres Planetenrad 260, ein erstes inneres Planetenrad 264, ein zweites inneres Planetenrad 272 und ein zweites äußeres Planetenrad 276, umfassen. In anderen Ausführungsformen des Elektromotors 200 ist es jedoch möglich, dass der Planetendifferenzialradsatz 253 nicht auf zwei innere Planetenräder und zwei äußere Planetenräder beschränkt ist und mehrere von einer Vielzahl von Planetenrädern enthalten kann. Zusätzlich umfasst der Planetendifferenzialradsatz das Hohlrad 256 und ein Sonnenrad 280. Das Hohlrad 256 kann auf das zweite Sonnenrad 252 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 axial ausgerichtet sein und kann über eine oder mehrere Wellen mechanisch mit dem zweiten Sonnenrad 252 gekoppelt sein. Wie oben erwähnt, kann der Planetendifferenzialradsatz 253 Eingang von dem zusammengesetzten Planetenradsatz 213 empfangen, beispielsweise von dem mit einer Vielzahl von Planetenrädern kämmenden zweiten Sonnenrad 252, das dann Energie an das Hohlrad 256 übertragen kann. Das Hohlrad 256 kann den Planetendifferenzialradsatz 253 durch Kämmen mit einem ersten äußeren Planetenrad 260 und einem zweiten äußeren Planetenrad 276, die darin enthalten sind, antreiben. Die äußeren Planetenräder 260, 276 können innerhalb des Hohlrades 256 auf entgegengesetzten Seiten der zentralen Achse 223 angeordnet sein. Das erste äußere Planetenrad 260 kann ferner mit dem ersten inneren Planetenrad 264 kämmen, während das zweite äußere Planetenrad 276 ferner mit dem zweiten inneren Planetenrad 272 kämmen kann. Die inneren Planetenräder 264, 272 können auf entgegengesetzten Seiten der zentralen Achse 223 angeordnet sein. Die inneren Planetenräder 264, 272 können jeweils ferner mit dem Sonnenrad 280 kämmen, das über die Kupplung 268 mit der zweiten Ausgangswelle 288 verbunden sein kann. Die Kupplung 268 kann eine jegliche von einer Nassplattenkupplung, einer Klauenkupplung oder einer elektromagnetischen Kupplung sein. Jedes von dem ersten äußeren Planetenrad 260, dem zweiten äußeren Planetenrad 276, dem ersten inneren Planetenrad 264 und dem zweiten inneren Planetenrad 272 kann mechanisch mit einem Träger 284 gekoppelt sein. Der Träger 284 kann ferner mechanisch mit der ersten Ausgangswelle 236 gekoppelt sein.
Die innere Umhüllung 250 des Rotors 209, umfassend das Getriebe 210, kann auch für Rotorkühlung genutzt werden. Beispielsweise kann sich während des Motorbetriebs der Rotor 209 bis auf Temperaturen von 200 °C erwärmen. Um einer solchen Erwärmung während des Motorbetriebs entgegenzuwirken, können in die innere Umhüllung 250 des Rotors 209 Kühlöl und/oder Schmiermittel eingeleitet werden. Das in die innere Umhüllung 250 eingeleitete Kühlöl und/oder Schmiermittel kann die Rotorlaminierungen kühlen, zusätzlich zum Kühlen/Schmieren der Komponenten des Getriebes 210. Beispielsweise kann Schmierung in der inneren Umhüllung 250 des Rotors 209 enthalten, beispielsweise gespeichert, sein, der vom Rest des Elektromotors 200 fluidisch abgedichtet sein kann, und dazu dienen, die Komponenten des Getriebes 210 kontinuierlich zu schmieren. In einem weiteren Beispiel kann Kühlmittel und/oder Schmierung, das bzw. die durch die Vielzahl von Durchgängen innerhalb des Hohlraums 233 über die Kühlmittelpumpe 219 und den Wärmetauscher 221 zirkulieren kann, ferner über innere Fluidkanäle 261, die im ersten Sonnenrad 228 enthalten sein können, durch die innere Umhüllung 250 des Rotors 209 zirkuliert werden. Auf diese Weise kann das Kühlsystem 215 zusätzlich für Rotorkühlung genutzt werden.
Auf diese Weise kann der Elektromotor 200 Energie vom Rotor 209 auf den zusammengesetzten Planetenradsatz 213 übertragen, der über das zweite Sonnenrad 252, das mit dem Hohlrad 256 kämmt, eine Energiezufuhr an den Planetendifferenzialradsatz 253 bereitstellen kann. Der Planetendifferenzialradsatz 253 kann Energie, die auf das Hohlrad 256 angewendet wird, über ein mit einer Kupplung 268 gekoppeltes Sonnenrad 280 auf die zweite Ausgangswelle 288 übertragen. Zusätzlich kann der Planetendifferenzialradsatz 253 Energie, die auf das Hohlrad 256 angewendet wird, über den Träger 284, der mit jedem von dem ersten äußeren Planetenrad 260, dem ersten inneren Planetenrad 264, dem zweiten inneren Planetenrad 272 und dem zweiten äußeren Planetenrad 276 gekoppelt ist, auf die erste Ausgangswelle 236 übertragen. Durch Positionieren des Getriebes 210 innerhalb der inneren Umhüllung 250 des Rotors 209 kann der Elektromotor 200 eine hohe Leistungsdichte und eine große Übersetzungsflexibilität innerhalb eines kleinen Raumvolumens beibehalten. Zusätzlich können das Getriebe 210 und der Elektromotor 200 durch Anordnen des Getriebes 210 innerhalb des Elektromotors 200 sowohl geschmiert als auch gekühlt werden, indem Kühlmittel und/oder Schmiermittel über das Kühlsystem 215 in die innere Umhüllung 250 des Rotors 209 gepumpt wird.
3 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht einer zweiten Beispielkonfiguration eines Elektromotors 300 eines Fahrzeugsystems (beispielsweise Fahrzeugsystem 6 von 1). Der Elektromotor 300 kann dem Elektromotor 54 von 1 gleichen. Die Querschnittsansicht kann entlang eines radialen Querschnitts des Elektromotors 300 aufgenommen sein, sodass die Querschnittsansicht in der y-z-Ebene aufgenommen ist, wie durch das Achsensystem 390 angegeben, wobei die radiale Richtung des Elektromotors 300 parallel zur x-Achse des Achsensystems 390 und die axiale Richtung des Elektromotors 300 parallel zur y-Achse des Achsensystems 390 verläuft. Der Elektromotor 300 kann eine von einer Vielzahl geeigneter Wechselstrom-(Alternating Current, AC-)Elektromotorkonfigurationen sein. Der Elektromotor 300 kann ein AC-Motor sein, dessen Typen Motoren der asynchronen (z. B. mit Eichhörnchenkäfig- und gewickeltem Rotor) und der synchronen Art umfassen. Synchronmotoren, beispielsweise mehrphasig, können in bestimmten Konfigurationen verwendet werden. Die Arten von Dreiphasenmotoren, die eingesetzt werden können, umfassen Permanentmagnet, synchrone Reluktanz, hybrid synchron (beispielsweise von einem Permanentmagneten unterstützte synchrone Reluktanz), synchrone Induktion und Hysterese. Weiter mit dem Anwendungsfall des Wechselstrommotors kann ein Synchronpermanentmagnetmotor in einigen Fällen aufgrund seiner hohen Umwandlungseffizienz verwendet werden.
Der Elektromotor 300 kann ein Gehäuse 304 umfassen. Das Gehäuse 304 kann dazu dienen, die im Gehäuse 304 enthaltenen Innenkomponenten gegenüber anderen Komponenten innerhalb des Fahrzeugsystems einzuschließen. Das Gehäuse 304 kann ferner ein erstes Lager 305 (beibehalten am ersten Ende 302 des Elektromotors 300) und ein zweites Lager 306 (beibehalten am zweiten Ende 303 des Elektromotors 300) umfassen. Das erste Lager 305 und das zweite Lager 306 können im Kontakt mit einer ersten Ausgangswelle 336 beziehungsweise einer zweiten Ausgangswelle 392 angeordnet sein, sodass sich die erste Ausgangswelle 336 und die zweite Ausgangswelle 392 drehen können. Die erste Ausgangswelle 336 und die zweite Ausgangswelle 392 können die gleiche wie die Achse der hinteren Fahrzeugräder 55 von 1 sein. Das Gehäuse 304 kann zusammen mit dem ersten Lager 305 und dem zweiten Lager 306 dazu dienen, die Innenkomponenten des Elektromotors 300 fluidisch abzudichten, sodass der Raum außerhalb des Gehäuses 304 fluidisch vom Elektromotor 300 entkoppelt ist. Im Gehäuse 304 ist ein Stator 308 enthalten, der am Gehäuse 304 befestigt sein kann. Der Stator 308 kann eine Vielzahl leitfähiger Drähte (nicht gezeigt) umfassen, die sich durch den Körper des Stators erstrecken können, und kann dazu dienen, rotierende Magnetfelder erzeugen. Konzentrisch innerhalb des Stators befindet sich ein Rotor 309. Die von Strom, der in der Vielzahl leitfähiger Kabel innerhalb des Stators 308 fließt, erzeugten Magnetfelder können den Rotor 309 veranlassen, sich zu drehen. Der Rotor umfasst einen Rotorkern 312, der Metalllaminierungen (z. B. laminierten Magnetstahl oder laminiertes Eisen) oder ein festes magnetisches Metall umfassen kann. Folglich umfasst der Rotorkern 312 einen magnetisch interaktiven Abschnitt (z. B. einen Permanentmagneten oder Elektromagneten). Es versteht sich, dass sich der Rotor 309 während des Motorbetriebs drehen kann, während der Stator 308 stationär gehalten wird.
Das Gehäuse 304 kann eine Grenze eines Hohlraums 333 bilden, der den Stator 308 und den Rotor 309 umgibt. Der Hohlraum 333 innerhalb des Gehäuses 304 kann eine Vielzahl von Durchgängen umfassen, die genutzt werden können, um ein Arbeitsfluid (z. B. Öl, Kühlmittel (z. B. ein Gemisch aus Wasser und Glykol), Wasser und dergleichen) zu zirkulieren, um dem Stator 308 und dem Rotor 309 über eine Kühlmittelpumpe 319, die hier näher zu beschreiben ist, Kühlwirkungen bereitzustellen. Obwohl 3 das Gehäuse 304 und den Hohlraum 333 schematisch übersichtlich darstellt, versteht es sich, dass das Gehäuse 304 und der Hohlraum 333 eine größere strukturelle Komplexität aufweisen können. Beispielsweise kann das Gehäuse 304 eine Vielzahl von Rippen, die sich nach innen in Richtung des Stators 308 erstrecken, und mehrere Kühlmitteldurchgänge, die zwischen den Rippen positioniert sind, umfassen. Die Kühlmitteldurchgänge zwischen den Rippen können in einer Reihen- und/oder Parallelströmungsanordnung gekoppelt sein.
Der Stator 308 und der Rotor 309 sind konfiguriert, elektrisch zu interagieren, um einen Drehausgang zu erzeugen und, in einigen Fällen, in Reaktion auf das Empfangen eines Dreheingangs von einer externen Quelle, beispielsweise einem Fahrzeuggetriebezug, in einem Anwendungsfallbeispiel, elektrische Energie zu erzeugen. Wie zuvor erörtert, kann der Motor jedoch in einer Vielfalt von Betriebsumgebungen eingesetzt werden. Der Elektromotor 300 ist dazu konfiguriert, einen Drehausgang zu erzeugen, und, in einigen Beispielen, in einem Regenerationsmodus einen Dreheingang zu empfangen und einen Ausgang elektrischer Energie zu erzeugen. Folglich kann der Elektromotor 300 dafür vorgesehen sein, elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung (beispielsweise der Traktionsbatterie 58 von 1) zu empfangen und, in einigen Beispielen, Energie an die Energiespeichervorrichtung zu übertragen. Drahtgebundene und/oder drahtlose Übertragungsmechanismen können genutzt werden, um diese Energieübertragungsfunktionalität zu unterstützen.
Während des Betriebs des Elektromotors 300 kann sich der Elektromotor erwärmen, beispielsweise aufgrund von Wärmeverlusten, die durch im Rotor 309 und Stator 308 erzeugte Ströme, Luftwiderstandsverluste usw. erzeugt werden. Beispielsweise kann sich der Rotor 309 während des Betriebs des Elektromotors 300 auf Temperaturen von bis zu 200 °C erwärmen. Im Ergebnis der übermäßigen Erwärmung können sich die Effizienz und Leistung des Motors verschlechtern. Folglich können Verfahren und Systeme zur Kühlung des Elektromotors eingesetzt werden, um die Motorleistung zu verbessern.
Beispielsweise kann ein Wärmetauscher 321, der über eine erste Kühlmittelleitung 317 in Fluidverbindung mit einer Kühlmittelpumpe 319 steht, ein Kühlsystem 315 umfassen und kann verwendet werden, um ein Arbeitsfluidkühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen in dem Hohlraum 333 des Gehäuses 304 zu zirkulieren. Das Kühlsystem 315 kann dem Kühlsystem 148 von 1 gleichen. Der Wärmetauscher 321 ist dazu ausgelegt, Wärme von dem Kühlmittel, das sich durch ihn hindurch bewegt, zu dem umgebenden Umfeld oder einem anderen geeigneten Medium (z. B. Wasser, Öl, Glykol und dergleichen) zu leiten. Um die Wärmeübertragungsfunktionalität zu erreichen, kann der Wärmetauscher 321 Komponenten wie Leitungen, Rippen, ein Gehäuse usw. umfassen. Die Kühlmittelpumpe 319 ist dazu ausgelegt, Kühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen im Hohlraum 333 zu zirkulieren, und kann herkömmliche Komponenten wie etwa Kammern, Kolben, Ventile, Laufräder usw. umfassen, um die Zirkulation zu ermöglichen. Eine zweite Kühlmittelleitung 342 und eine dritte Kühlmittelleitung 343 sind gezeigt, die sich zwischen der Kühlmittelpumpe 319 und Hohlraum 333 beziehungsweise dem Wärmetauscher 321 und dem Hohlraum 333 erstrecken. Pfeile 325 stellen die allgemeine Richtung des Kühlmittelstroms durch die zweite Kühlmittelleitung 342 und die dritte Kühlmittelleitung 343 dar. Die zweite Kühlmittelleitung 342 und die dritte Kühlmittelleitung 343 sind konkret gezeigt, sich erstreckend durch einen oberen Teil des Gehäuses 304. Es sind jedoch zahlreiche geeignete Kühlmittelleitungsanordnungen vorstellbar. Zum Beispiel kann sich die zweite Kühlmittelleitung 342 in Fluidverbindung mit der Kühlmittelpumpe 319 durch eine axiale Seite (beispielsweise das erste Ende 302) des Gehäuses 304 erstrecken, und die dritte Kühlmittelleitung 343 kann sich in Fluidverbindung mit dem Wärmetauscher 321 durch die gegenüberliegende axiale Seite (beispielsweise das zweite Ende 303) des Gehäuses 304 erstrecken. Ferner kann sich in einem anderen Beispiel die zweite Kühlmittelleitung 342 durch eine Unterseite des Gehäuses 304 erstrecken, während sich die dritte Kühlmittelleitung 343 durch eine Oberseite des Gehäuses 304 oder umgekehrt erstrecken kann. Solche Systeme und Verfahren können in Verbindung mit Rotorkühlverfahren betrachtet werden, die hierin weiter beschrieben werden.
Darüber hinaus kann in der aktuellen Ausführungsform ein Luftspalt zwischen dem Rotor 309 und dem Stator 308 frei von Kühlmittel und/oder Schmieröl gehalten werden. Die Luftspalt kann beispielsweise durch eine jegliche von einer Laminierungsgestaltung des Stators 308, der den Luftspalt abdecken kann, der Gestaltung des Gehäuses 304 (beispielsweise in der Gestaltung der Kühlmitteldurchgänge/Rippen des Gehäuses 304), das den Luftspalt fluidisch isolieren kann, Leitbleche, die den Luftspalt abdecken können und/oder Schirme, die den Luftspalt abdecken können, frei von Kühlmittel und/oder Schmiermittel gehalten werden.
Der Rotor 309 kann eine innere Umhüllung 350 umfassen, die ein innerhalb des Kerns 312 des Rotors 309 enthaltener Hohlraum sein kann. Innerhalb der inneren Umhüllung 350 des Rotors 309 enthalten sind ein zusammengesetzter Planetenradsatz 313 und ein Planetendifferenzialradsatz 353, die gemeinsam das Getriebe 310 des Elektromotors 300 ausbilden können. Der zusammengesetzte Planetenradsatz 313 und der Planetendifferenzialradsatz 353 können entlang einer zentralen Achse 323 ausgerichtet sein. Die innere Umhüllung 350 kann vom Rest des Inneren des Elektromotors 300 durch Lager 305, 306 abgedichtet sein. Die innere Umhüllung 350 des Elektromotors 300 kann breiter sein als eine innere Umhüllung 250 einer ersten Konfiguration des Elektromotors 200 aus 2, um den Planetendifferenzialradsatz 353, der hier näher zu beschreiben ist, zu umschließen. Die Gestaltung des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 kann der Gestaltung des zusammengesetzten Planetenradsatzes 213 von 2 im Wesentlichen ähneln, wobei die Unterschiede zwischen ihnen hier näher beschrieben werden. Der zusammengesetzte Planetenradsatz 313 kann proximal zum ersten Ende 302 der inneren Umhüllung 350 des Rotors 309 angeordnet sein und kann mit dem Planetendifferenzialradsatz 353 gekoppelt sein, während der Planetendifferenzialradsatz 353 proximal zum zweiten Ende 303 der inneren Umhüllung 350 des Rotors 309 angeordnet sein kann und mit einer ersten Ausgangswelle 336 und einer zweiten Ausgangswelle 392 gekoppelt sein kann. Unter Bezugnahme auf die y-Achse des Achsensystems 390 kann die Position des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 links von Planetendifferenzialradsatz 353, entlang der negativen y-Richtung der y-Achse, sein.
Der zusammengesetzte Planetenradsatz 313 kann dazu dienen, Energie von der Drehung des Rotors 309 auf den Planetendifferenzialradsatz 353 übertragen, und der letztgenannte kann dann Energie zwischen der ersten Ausgangswelle 336 und der zweiten Ausgangswelle 392 übertragen. Ein zusammengesetzter Planetenradsatz repräsentiert einen Planetenradsatz mit zusammengesetzten Planetenrädern. Jedes zusammengesetzte Planetenrad ist ein Paar starr verbundener und längs angeordneter Zahnräder unterschiedlicher Radien. Bei jedem zusammengesetzten Planetenrad greift eines der zwei Räder in ein zentral angeordnetes Sonnenrad ein, während das andere in ein äußeres Hohlrad eingreift.
Genauer kann der zusammengesetzte Planetenradsatz 313 ein erstes Sonnenrad 328, ein zweites Sonnenrad 352, einen Träger 340, ein erstes zusammengesetztes Planetenrad 301 und ein zweites zusammengesetztes Planetenrad 307 umfassen. Während die hier beschriebene beispielhafte Ausführungsform des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 zwei zusammengesetzte Planetenräder 301, 307 umfasst, können andere Ausführungsformen eine Vielzahl zusammengesetzter Planetenräder umfassen. Das erste zusammengesetzte Planetenrad 301 umfasst jedes von einem ersten Planetenrad 316, das mit dem ersten Sonnenrad 328 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 kämmt, und einem zweiten Planetenrad 320, das mit dem zweiten Sonnenrad 352 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 kämmt. Das erste Planetenrad 316 und das zweite Planetenrad 320 können auf einer Seite der zentralen Achse 323 längs ausgerichtet sein und können über den Träger 340 am Rotor 309 befestigt sein. Ähnlich umfasst der zweite zusammengesetzte Planetenrad 307 umfasst jedes von einem dritten Planetenrad 344, das mit dem ersten Sonnenrad 328 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 kämmt, und einem vierten Planetenrad 348, das mit dem zweiten Sonnenrad 352 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 kämmt. Das dritte Planetenrad 344 und das vierte Planetenrad 348 können auf einer anderen Seite der ersten Ausgangswelle 336 gegenüber dem ersten Planetenrad 316 beziehungsweise dem zweiten Planetenrad 320 längs ausgerichtet sein und können über den Träger 340 am Rotor 309 befestigt sein. Das erste Sonnenrad 328 kann an einem Gehäuse 304 des Elektromotors 300 verwurzelt sein, wobei das Gehäuse 304 den Rotor 309 des Elektromotors 300 umschließt. Auf diese Weise kann der Elektromotor 300 über den zusammengesetzten Planetenradsatz 313, den Träger 340 und dann den Planetendifferenzialradsatz 353 Energie vom Rotor 309 auf jede einer ersten Ausgangswelle 336 und einer zweiten Ausgangswelle 392, die innerhalb der inneren Umhüllung 350 enthalten sind, übertragen.
Der Planetendifferenzialradsatz 353 kann Energie von dem zusammengesetzten Planetenradsatz 313 empfangen, und kann Energie auf die erste Ausgangswelle 336 und die zweite Ausgangswelle 392 verteilen. Beispielsweise kann der Planetendifferenzialradsatz 353 Energie auf die erste Ausgangswelle 336 und die zweite Ausgangswelle 392 in einer einheitlichen Weise übertragen. Bei dem Planetendifferenzialradsatz 353 kann es sich um etwas handeln, das im Stand der Technik als Stirnraddifferenzial bezeichnet wird, wobei der Planetendifferenzialradsatz 353 möglicherweise kein Hohlrad aufweist und wobei der Träger 356 dazu dienen kann, den Planetendifferenzialradsatz 353 vollständig zu umschließen. Der Planetendifferenzialradsatz 353 umfasst einen Träger 356, ein erstes äußeres Planetenrad 360, ein erstes inneres Planetenrad 364, ein zweites inneres Planetenrad 372 und ein zweites äußeres Planetenrad 384. Zusätzlich umfasst der Planetendifferenzialradsatz 353 ein erstes Sonnenrad 376 und ein zweites Sonnenrad 368.
In dem Planetendifferenzialradsatz 353 ist der Träger 356 mechanisch an jedes von dem ersten äußeren Planetenrad 360, dem ersten inneren Planetenrad 364, dem zweiten inneren Planetenrad 372 und dem zweiten äußeren Planetenrad 384 gekoppelt, wobei sich jedes von dem ersten äußeren Planetenrad 360, dem ersten inneren Planetenrad 364, dem zweiten inneren Planetenrad 372 und dem zweiten äußeren Planetenrad 384 mit dem Träger 356 um die zentrale Achse 323 mitdreht. Der Träger 356 kann auf das zweite Sonnenrad 352 des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313 axial ausgerichtet sein und kann über eine oder mehrere Wellen mechanisch mit dem zweiten Sonnenrad 352 gekoppelt sein. Der Träger 356 kann dann Eingang empfangen, z. B. von einer Vielzahl von Planetenrädern des zusammengesetzten Planetenradsatzes 313, die mit dem zweiten Sonnenrad 352 kämmen, das dann Energie an den Träger 356 übertragen kann. Innerhalb des Trägers 356 kann das erste äußere Planetenrad 360 mit jedem von dem ersten inneren Planetenrad 364 und dem ersten Sonnenrad 376 kämmen, wobei das Kämmen des letztgenannten durch die gestrichelte Linie 388 angegeben ist. Das erste innere Planetenrad 364 kann zusätzlich mit dem zweiten Sonnenrad 368 kämmen. Gleichermaßen kann das zweite äußere Planetenrad 384 mit jedem von dem zweiten inneren Planetenrad 372 und dem ersten Sonnenrad 376 kämmen, wobei das Kämmen durch die gestrichelte Linie 380 angegeben ist. Das zweite innere Planetenrad kann zusätzlich mit dem zweiten Sonnenrad 368 kämmen. Somit können die äußeren Planetenräder 360, 384 jeweils mit dem ersten Sonnenrad 376 kämmen, wie durch die gestrichelten Linien 388 bzw. 380 gezeigt, während die inneren Planetenräder 364, 372 jeweils mit dem zweiten Sonnenrad 368 kämmen können.
Die innere Umhüllung 350 des Rotors 309, umfassend das Getriebe 310, kann auch für Rotorkühlung genutzt werden. Beispielsweise kann sich während des Motorbetriebs der Rotor 309 auf Temperaturen von bis zu 200 °C erwärmen. Um einer solchen Erwärmung während des Motorbetriebs entgegenzuwirken, können in die innere Umhüllung 350 des Rotors 309 Kühlöl und/oder Schmiermittel eingeleitet werden. Das in die innere Umhüllung 350 eingeleitete Kühlöl und/oder Schmiermittel kann dann dazu dienen, die Rotorlaminierungen zu schmieren, zusätzlich zum Kühlen/Schmieren der Komponenten, die das Getriebe 310 umfassen. Beispielsweise kann Schmierung in der inneren Umhüllung 350 des Rotors 309 enthalten sein, der vom Rest des Elektromotors 300 fluidisch abgedichtet sein kann, und dazu dient, die Komponenten des Getriebes 310 kontinuierlich zu schmieren. In einem weiteren Beispiel kann Kühlmittel und/oder Schmierung innerhalb der Vielzahl von Durchgängen 333 über die Kühlmittelpumpe 319 und den Wärmetauscher 321 zirkulieren kann ferner über innere Fluidkanäle 361, die im ersten Sonnenrad 328 enthalten sein können, durch die innere Umhüllung 350 des Rotors 309 zirkuliert werden. Auf diese Weise kann das Kühlsystem 315 zusätzlich bei der Rotorkühlung genutzt werden.
Auf diese Weise kann der Elektromotor 300 Energie vom Rotor 309 an den zusammengesetzten Planetenradsatz 313 übertragen, der über das zweite Sonnenrad 352, das mit dem Träger 356 kämmt, eine Energiezufuhr an den Planetendifferenzialradsatz 353 bereitstellen kann. Der Planetendifferenzialradsatz 353 kann dann Energie, die auf den Träger 356 angewendet wird, über das erste Sonnenrad 376, das an eine Kupplung 396 gekoppelt ist, auf die zweite Ausgangswelle 392 übertragen und kann Energie, die auf den Träger 356 angewendet wird, über das zweite Sonnenrad 368 auf die erste Ausgangswelle 336 übertragen. Durch Halten des Getriebes 310 innerhalb der inneren Umhüllung 350 des Rotors 309 kann der Elektromotor 300 eine hohe Leistungsdichte und eine große Übersetzungsflexibilität innerhalb eines kleinen Raumvolumens beibehalten. Im Gegensatz zum Planetendifferenzialradsatz 253 von 2 benötigt der Planetendifferenzialradsatz 353 möglicherweise kein Hohlrad. Zusätzlich können das Getriebe 310 und der Elektromotor 300 durch Halten des Getriebes 310 innerhalb des Elektromotors 300 Schmierung und Kühlung teilen, indem Kühlmittel und/oder Schmierung über das Kühlsystem 315 in die innere Umhüllung 350 des Rotors 309 gepumpt wird.
4 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht einer dritten Beispielkonfiguration eines Elektromotors 400 eines Fahrzeugsystems (beispielsweise Fahrzeugsystem 6 von 1). Der Elektromotor 400 kann dem Elektromotor 54 von 1 gleichen. Die Querschnittsansicht kann entlang eines radialen Querschnitts des Elektromotors 400 aufgenommen sein, sodass die Querschnittsansicht in der y-z-Ebene aufgenommen ist, wie durch das Achsensystem 490 angegeben, wobei die radiale Richtung des Elektromotors 400 parallel zur x-Achse des Achsensystems 490 und die axiale Richtung des Elektromotors 400 parallel zur y-Achse des Achsensystems 490 verläuft. Der Elektromotor 400 kann eine von einer Vielzahl geeigneter Wechselstrom-(Alternating Current, AC-)Elektromotorkonfigurationen sein. Der Elektromotor 400 kann ein AC-Motor sein, dessen Typen Motoren der asynchronen (z. B. mit Eichhörnchenkäfig- und gewickeltem Rotor) und der synchronen Art umfassen. Synchronmotoren, beispielsweise mehrphasig, können in bestimmten Konfigurationen verwendet werden. Die Arten von Dreiphasenmotoren, die eingesetzt werden können, umfassen Permanentmagnet, synchrone Reluktanz, hybrid synchron (beispielsweise von einem Permanentmagneten unterstützte synchrone Reluktanz), synchrone Induktion und Hysterese. Weiter mit dem Anwendungsfall des Wechselstrommotors kann ein Synchronpermanentmagnetmotor in einigen Fällen aufgrund seiner hohen Umwandlungseffizienz verwendet werden.
Der Elektromotor 400 kann ein Gehäuse 404 umfassen. Das Gehäuse 404 kann dazu dienen, die im Gehäuse 404 enthaltenen Innenkomponenten gegenüber anderen Komponenten innerhalb des Fahrzeugsystems einzuschließen. Das Gehäuse 404 kann ferner ein erstes Lager 405 (beibehalten am ersten Ende 402 des Elektromotors 400) und ein zweites Lager 406 (beibehalten am zweiten Ende 403 des Elektromotors 400) umfassen. Das erste Lager 405 und das zweite Lager 406 können im Kontakt mit einer ersten Ausgangswelle 428 beziehungsweise einer zweiten Ausgangswelle 488 angeordnet sein, sodass sich die erste Ausgangswelle 428 und die zweite Ausgangswelle 488 drehen können. Das Gehäuse 404 kann in Verbindung mit dem ersten Lager 405 und dem zweiten Lager 406 dazu dienen, eine Umschließung 470 des Elektromotors 400 fluidisch abzudichten.
Die Umschließung 470 umfasst die innere Umhüllung 450 des Rotors 409 und darin enthaltene Komponenten, zusätzlich zu dem Raum jenseits des ersten Endes 402 des Rotorkerns 412 und umschlossen von dem ersten Lager 405, das den ersten Planetenradsatz 447 (hier weiter zu beschreiben) enthält, und dem Raum jenseits des zweiten Endes 403 des Rotorkerns 412 und umschlossen von dem zweiten Lager 406, das den zweiten Planetenradsatz 449 (hier weiter zu beschreiben) enthält. Im Gehäuse 404 ist ein Stator 408 enthalten, der am Gehäuse 404 befestigt sein kann. Der Stator 408 kann eine Vielzahl leitfähiger Drähte (nicht gezeigt) umfassen, die sich durch den Körper des Stators erstrecken können, und kann dazu dienen, rotierende Magnetfelder erzeugen. Konzentrisch innerhalb des Stators befindet sich ein Rotor 409. Die von Strom, der durch die Vielzahl leitfähiger Kabel innerhalb des Stators 408 fließt, erzeugten Magnetfelder veranlassen den Rotor 409, sich zu drehen. Der Rotor umfasst einen Rotorkern 412, der Metalllaminierungen (z. B. laminierten Magnetstahl oder laminiertes Eisen) oder ein festes magnetisches Metall umfassen kann. Folglich umfasst der Rotorkern 412 einen magnetisch interaktiven Abschnitt (z. B. einen Permanentmagneten oder Elektromagneten). Es versteht sich, dass sich der Rotor 409 während des Motorbetriebs drehen kann, während der Stator 408 stationär gehalten wird.
Das Gehäuse 404 kann eine Grenze eines Hohlraums 433 ausbilden, der den Stator 408 und den Rotor 409 umgibt. Der Hohlraum 433 innerhalb des Gehäuses 404 kann eine Vielzahl von Durchgängen umfassen, die genutzt werden können, um ein Arbeitsfluid (z. B. Öl, Kühlmittel (z. B. ein Gemisch aus Wasser und Glykol), Wasser und dergleichen) zu zirkulieren, um dem Stator 408 und dem Rotor 409 über eine Kühlmittelpumpe 419, die hier näher zu beschreiben ist, Kühlwirkungen bereitzustellen. Obwohl 4 das Gehäuse 404 und den Hohlraum 433 schematisch übersichtlich darstellt, versteht es sich, dass das Gehäuse 404 und der Hohlraum 433 eine größere strukturelle Komplexität aufweisen können. Beispielsweise kann das Gehäuse 404 eine Vielzahl von Rippen, die sich nach innen in Richtung des Stators 408 erstrecken, und mehrere Kühlmitteldurchgänge, die zwischen den Rippen positioniert sind, umfassen. Die Kühlmitteldurchgänge zwischen den Rippen können in einer Reihen- und/oder Parallelströmungsanordnung gekoppelt sein.
Der Stator 408 und der Rotor 409 sind konfiguriert, elektrisch zu interagieren, um einen Drehausgang zu erzeugen und, in einigen Fällen, in Reaktion auf das Empfangen eines Dreheingangs von einer externen Quelle, beispielsweise einem Fahrzeuggetriebezug, in einem Anwendungsfallbeispiel, elektrische Energie zu erzeugen. Wie zuvor erörtert, kann der Motor jedoch in einer Vielfalt von Betriebsumgebungen eingesetzt werden. Der Elektromotor 400 ist dazu konfiguriert, einen Drehausgang zu erzeugen, und, in einigen Beispielen, in einem Regenerationsmodus einen Dreheingang zu empfangen und einen Ausgang elektrischer Energie zu erzeugen. Folglich kann der Elektromotor 400 dafür vorgesehen sein, elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung (beispielsweise der Traktionsbatterie 58 von 1) zu empfangen und, in einigen Beispielen, Energie an die Energiespeichervorrichtung zu übertragen. Drahtgebundene und/oder drahtlose Übertragungsmechanismen können genutzt werden, um diese Energieübertragungsfunktionalität zu unterstützen.
Während des Betriebs des Elektromotors 400 kann sich der Elektromotor erwärmen, beispielsweise aufgrund von Wärmeverlusten, die durch im Rotor 409 und Stator 408 erzeugte Ströme, Luftwiderstandsverluste usw. erzeugt werden. Beispielsweise kann sich der Rotor 409 während des Betriebs des Elektromotors 400 auf Temperaturen von bis zu 200 °C erwärmen. Im Ergebnis der übermäßigen Erwärmung können sich die Effizienz und Leistung des Motors verschlechtern. Folglich können Verfahren und Systeme zur Kühlung des Elektromotors eingesetzt werden, um die Motorleistung zu verbessern.
Beispielsweise kann ein Wärmetauscher 421, der über eine erste Kühlmittelleitung 417 in Fluidverbindung mit einer Kühlmittelpumpe 419 steht, ein Kühlsystem 415 umfassen und kann verwendet werden, um ein Arbeitsfluidkühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen in dem Hohlraum 433 des Gehäuses 404 zu zirkulieren. Das Kühlsystem 415 kann dem Kühlsystem 148 von 1 gleichen. Der Wärmetauscher 421 ist dazu ausgelegt, Wärme von dem Kühlmittel, das sich durch ihn hindurch bewegt, zu dem umgebenden Umfeld oder einem anderen geeigneten Medium (z. B. Wasser, Öl, Glykol und dergleichen) zu leiten. Um die Wärmeübertragungsfunktionalität zu erreichen, kann der Wärmetauscher 421 Komponenten wie Leitungen, Rippen, ein Gehäuse usw. umfassen. Die Kühlmittelpumpe 419 ist dazu ausgelegt, Kühlmittel durch die Vielzahl von Durchgängen im Hohlraum 433 zu zirkulieren, und kann herkömmliche Komponenten wie etwa Kammern, Kolben, Ventile, Laufräder usw. umfassen, um die Zirkulation zu ermöglichen. Eine zweite Kühlmittelleitung 442 ist gezeigt, die sich zwischen der Kühlmittelpumpe 419 und dem Hohlraum 433 erstreckt, und eine dritte Kühlmittelleitung 443 ist gezeigt, die sich zwischen dem Wärmetauscher 421 und dem Hohlraum 433 erstreckt. Pfeile 425 stellen die allgemeine Richtung des Kühlmittelstroms durch die zweite Kühlmittelleitung 442 und die dritte Kühlmittelleitung 443 dar. Die zweite Kühlmittelleitung 442 und die dritte Kühlmittelleitung 443 sind konkret gezeigt, sich erstreckend durch einen oberen Teil des Gehäuses 404. Es sind jedoch zahlreiche geeignete Kühlmittelleitungsanordnungen vorstellbar. Zum Beispiel kann sich die zweite Kühlmittelleitung 442 in Fluidverbindung mit der Kühlmittelpumpe 419 durch eine axiale Seite (beispielsweise das erste Ende 402) des Gehäuses 404 erstrecken, und die dritte Kühlmittelleitung 443 kann sich in Fluidverbindung mit dem Wärmetauscher 421 durch die gegenüberliegende axiale Seite (beispielsweise das zweite Ende 403) des Gehäuses 404 erstrecken. Ferner kann sich in einem anderen Beispiel die zweite Kühlmittelleitung 442 durch eine Unterseite des Gehäuses 404 erstrecken, während sich die dritte Kühlmittelleitung 443 durch eine Oberseite des Gehäuses 404 oder umgekehrt erstrecken kann. Solche Systeme und Verfahren können in Verbindung mit Rotorkühlverfahren betrachtet werden, die hierin weiter beschrieben werden.
Darüber hinaus kann in der aktuellen Ausführungsform ein Luftspalt zwischen dem Rotor 409 und dem Stator 208 frei von Kühlmittel und/oder Schmieröl gehalten werden. Die Luftspalt kann beispielsweise durch eine jegliche von einer Laminierungsgestaltung des Stators 409, der den Luftspalt abdecken kann, der Gestaltung des Gehäuses 404 (beispielsweise in der Gestaltung der Kühlmitteldurchgänge/Rippen des Gehäuses 404), das den Luftspalt fluidisch isolieren kann, Leitbleche, die den Luftspalt abdecken können und/oder Schirme, die den Luftspalt abdecken können, frei von Kühlmittel und/oder Schmiermittel gehalten werden.
In der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 ist ein Differenzialradsatz 448 enthalten. Der Differenzialradsatz 448 kann sich mit jedem von dem ersten Planetenradsatz 447 und einem zweiten Planetenradsatz 449 koppeln, die gemeinsam das Getriebe 410 des Elektromotors 400 ausbilden können. Der erste Planetenradsatz 447 kann proximal zu dem ersten Ende 402 des Elektromotors und außerhalb der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 angeordnet sein, während der zweite Planetenradsatz 449 proximal zu dem zweiten Ende 403 des Elektromotors 400 und außerhalb der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 angeordnet sein kann. In der in 4 dargestellten Beispielkonfiguration können jeder von dem ersten Planetenradsatz 447 und dem zweiten Planetenradsatz 449 im Gehäuse 404 des Elektromotors 400 eingeschlossen sein. In einem alternativen Beispiel kann der erste Planetenradsatz 447 jedoch in einer Nabenkappe eines ersten Rads (z. B. des ersten Hinterrads der hinteren Fahrzeugräder 55 von 1) enthalten sein, und der zweite Planetenradsatz 449 kann in einer Nabenkappe eines zweiten Rads (z. B. des zweiten Hinterrads der hinteren Fahrzeugräder 55 von 1) enthalten sein. Das letzte Beispiel kann dazu dienen, die Volumenanforderungen des Gehäuses 404 des Elektromotors 400 zu reduzieren. Der Differenzialradsatz 448 kann äquidistant zwischen den Planetenradsätzen 447, 449 angeordnet sein. Der erste Planetenradsatz 447 kann durch eine erste Welle 444 an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt sein, während der zweite Planetenradsatz 449 durch eine zweite Welle 460 an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt sein kann.
Der Differenzialradsatz 448 kann über die obere Welle 452 und die untere Welle 456 mechanisch an den Rotorkern 412 gekoppelt sein, und folglich können sich die Wellen 452, 456 mit dem Rotorkern 412 um eine zentrale Achse 423 mitdrehen, wodurch Energie durch den Differenzialradsatz 448 vorangetrieben wird. Der Differenzialradsatz 448 kann ein Planetenradsatz oder kann ein offener Radsatz sein. Der Differenzialradsatz kann dann den ersten Planetenradsatz 447 und den zweiten Planetenradsatz 449 jeweils über Wellen 444, 460 antreiben. Wenn beispielsweise der Differenzialradsatz 448 ein offenes Differenzial ist, kann er Drehmoment auf die erste Welle 444 und die zweite Welle 460 in einer einheitlichen Weise verteilen. Der erste Planetenradsatz 447 kann proximal zum ersten Ende 402 des Elektromotors 400 angeordnet sein, während der zweite Planetenradsatz 449 proximal zu dem zweiten Ende 403 des Elektromotors 400 angeordnet sein kann. Unter Bezugnahme auf die y-Achse des Achssystems 490 kann die Position des ersten Planetenradsatzes 447 entlang der y-Achse proximal zum Ursprung des Achssystems 490 sein, während sich die Position des zweiten Planetenradsatzes 449 entlang der y-Achse weiter in der positiven Richtung entlang der y-Achse erstrecken kann.
Der erste Planetenradsatz 447 kann ein erstes Sonnenrad 432 umfassen, das mechanisch an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt ist und von diesem über die erste Welle 444 angetrieben wird. Das erste Sonnenrad 432 kann dann mit einer Vielzahl von Planetenrädern kämmen, die hier jeweils als ein erstes oberes Planetenrad 420 und ein erstes unteres Planetenrad 436 dargestellt sind. In anderen Ausführungsformen des Elektromotors 400 ist es jedoch möglich, dass der erste Planetenradsatz 447 nicht auf ein erstes oberes Planetenrad 420 und ein erstes unteres Planetenrad 436 beschränkt ist und mehrere von einer Vielzahl von Planetenrädern enthalten kann. Das erste obere Planetenrad 420 und das erste untere Planetenrad 436 sind einander gegenüberliegend auf jeder Seite des ersten Sonnenrads 432 innerhalb der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 angeordnet. Das erste obere Planetenrad 420 kann dann mit dem ersten Hohlrad 416 kämmen, das mechanisch am Gehäuse 404 des Elektromotors 400 verwurzelt sein kann. Ähnlich kann das erste untere Planetenrad 436 ebenfalls mit dem ersten Hohlrad 416 kämmen. Die Planetenräder 420, 436 können dann den ersten Träger 424 antreiben, damit dieser sich um die zentrale Achse 423 dreht, die über eine erste Trennung 440 mit der ersten Ausgangswelle 428 gekoppelt sein kann.
Ähnlich kann der zweite Planetenradsatz 449 ein zweites Sonnenrad 472 umfassen, das mechanisch an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt ist und von diesem über die zweite Welle 460 angetrieben wird. Das zweite Sonnenrad 472 kann dann mit einer Vielzahl von Planetenrädern kämmen, die hier jeweils als ein zweites oberes Planetenrad 468 und ein zweites unteres Planetenrad 476 dargestellt sind. In anderen Ausführungsformen des Elektromotors 400 ist es jedoch möglich, dass der zweite Planetenradsatz 449 nicht auf ein zweites oberes Planetenrad 468 und ein zweites unteres Planetenrad 476 beschränkt ist und weitere Zahnräder enthalten kann. Das zweite obere Planetenrad 468 und das zweite untere Planetenrad 476 können einander gegenüberliegend auf jeder Seite des zweiten Sonnenrads 472 innerhalb der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 angeordnet sein. Das zweite obere Planetenrad 468 kann dann mit einem zweiten Hohlrad 464 kämmen, das mechanisch mit dem Gehäuse 404 des Elektromotors 400 geerdet sein kann. Ähnlich kann das zweite untere Planetenrad 476 ebenfalls mit dem zweiten Hohlrad 464 kämmen. Die Planetenräder 468, 476 können dann den zweiten Träger 484 antreiben, damit dieser sich um die zentrale Achse 423 dreht, die über eine zweite Trennung 480 mit der zweiten Ausgangswelle 488 gekoppelt sein kann.
Die innere Umhüllung 450 des Rotors 409 kann auch für Rotorkühlung genutzt werden. Beispielsweise kann sich während des Motorbetriebs der Rotor 409 auf Temperaturen von bis zu 200 °C erwärmen. Um einer solchen Erwärmung während des Motorbetriebs entgegenzuwirken, können in die innere Umhüllung 450 des Rotors 409 Kühlöl und/oder Schmiermittel eingeleitet werden. Das in die innere Umhüllung 450 eingeleitete Kühlöl und/oder Schmiermittel kann dann dazu dienen, die Rotorlaminierungen zu kühlen, zusätzlich zum Kühlen/Schmieren des Differenzialradsatzes 448. Beispielsweise kann Schmierung in der inneren Umhüllung 450 des Rotors 409 enthalten sein, der vom Rest des Elektromotors 400 fluidisch abgedichtet sein kann, und dazu dienen, den Differenzialradsatz 448 kontinuierlich zu schmieren. Zusätzlich können in der beispielhaften Konfiguration des Elektromotors 400, die in 4 dargestellt ist, der erste Planetenradsatz 447 und der zweite Planetenradsatz 449 bereits Kühlung und Schmierung von Kühlmittel empfangen, das durch die Vielzahl von Durchgängen in dem Hohlraum 433 über die Kühlmittelpumpe 419 und den Wärmetauscher 421 des Kühlsystems 415 zirkuliert.
Der Elektromotor 400 kann Energie von dem Rotor 409 an den Differenzialradsatz 448 übertragen, der ferner Energie über die erste Welle 444 an den ersten Planetenradsatz 447 und über die zweite Welle 460 an den zweiten Planetenradsatz 449 übertragen kann. Der erste Planetenradsatz 447 kann dann Energie über einen ersten Träger 424 auf die erste Ausgangswelle 428 übertragen, und der zweite Planetenradsatz 449 überträgt Energie über den zweiten Träger 484 auf die zweite Ausgangswelle 488. Im Gegensatz zu dem Elektromotor 200 in 2 und dem Elektromotor 300 in 3 kann der Elektromotor 400 in axialer Richtung länger sein, damit alle internen Komponenten des Getriebes 410 in das Gehäuse 404 des Elektromotors 400 passen. Zusätzlich kann der Elektromotor 400 im Vergleich zu dem Elektromotor 200 aus 2 und dem Elektromotor 300 aus 3 eine größere Gestaltungsflexibilität ermöglichen, einschließlich Gestaltungsvariationen in den umschlossenen Zahnradsätzen. Durch Halten des Getriebes 410 innerhalb des Elektromotors 400 kann der Elektromotor 400 eine hohe Leistungsdichte und eine große Übersetzungsflexibilität innerhalb eines kleinen Raumvolumens beibehalten. Zusätzlich können das Getriebe 410 und der Elektromotor 400 durch Halten des Getriebes 410 innerhalb des Elektromotors 400 Schmierung und Kühlung teilen, indem Kühlmittel und/oder Schmierung über das Kühlsystem 415 in die innere Umhüllung 450 des Rotors 409 gepumpt wird.
4 veranschaulicht ein System für den Elektromotor 400, umfassend den ersten Planetenradsatz 447, der in der Umschließung 470 des Rotors 409 untergebracht ist, den zweiten Planetenradsatz 449, der in der Umschließung 470 des Rotors 409 untergebracht ist, und den Differenzialradsatz 448, der in der Umschließung 470 des Rotors 409 untergebracht ist, wobei der erste Planetenradsatz 447 am ersten Ende 402 des Differenzialradsatzes 448 entlang einer zentralen Achse 423 positioniert ist und der zweite Planetenradsatz 449 am zweiten Ende 403 des Differenzialradsatzes 448 entlang der zentralen Achse 423 positioniert ist. Der erste Planetenradsatz 447 kann über die erste Welle 444, die entlang der zentralen Achse 423 ausgerichtet ist, mechanisch an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt sein, und der zweite Planetenradsatz 449 kann über die zweite Welle 460, die entlang der zentralen Achse ausgerichtet ist, mechanisch an den Differenzialradsatz 448 gekoppelt sein. Zusätzlich kann der Differenzialradsatz 448 über jede von der oberen Welle 452 und der unteren Welle 456 mit dem Rotor 409 gekoppelt sein. Der erste Planetenradsatz 447 kann das erste Sonnenrad 432 umfassen, das mit jedem von dem ersten oberen Planetenrad 420 und dem ersten unteren Planetenrad 436 kämmt, das an die erste Ausgangswelle 428 gekoppelt ist. Ähnlich umfasst der zweite Planetenradsatz 449 das zweite Sonnenrad 472, das mit jedem von dem zweiten oberen Planetenrad 468 und dem zweiten unteren Planetenrad 476, gekoppelt mit der zweiten Ausgangswelle 488, kämmt. Zusätzlich kann der Elektromotor 200 das Kühlsystem 415 enthalten, das an die Umschließung 470 des Rotors 409 gekoppelt ist, wobei das Kühlsystem 415 den Hohlraum 433 umfasst, der den Wärmetauscher 421 und die Kühlmittelpumpe 419 mit jedem von dem Differenzialradsatz 448, dem ersten Planetenradsatz 447 und dem zweiten Planetenradsatz 449 koppelt. Beispielsweise können Kühlmittel und/oder Schmierung, die innerhalb der Vielzahl von Durchgängen im Hohlraum 433 über die Kühlmittelpumpe 419 und den Wärmetauscher 421 zirkulieren können, ferner durch die Umschließung 470 des Rotors 409, über interne Fluidkanäle 461, 463 innerhalb der Wände des Gehäuses 404, die den Hohlrädern 416 bzw. 464 enthalten sein können, zirkuliert werden. Auf diese Weise kann das Kühlsystem 415 zusätzlich bei der Rotorkühlung genutzt werden.
Auf diese Weise können durch die Integration eines oder mehrerer Differenzial- und Planetenradsätze in eine innere Umhüllung eines Rotors eines Elektromotors ein Gewicht und eine Standfläche einer Antriebseinheit reduziert werden. Jede der drei oben beschriebenen beispielhaften Konfigurationen kann deutliche Vorteile bieten. Beispielsweise stellt das integrierte Getriebe in der ersten und zweiten Konfiguration der 2 und 3 einen vergrößerten zulässigen Bereich von Übersetzungsverhältnissen im Vergleich zu einer herkömmlichen Getriebeanordnung sowie eine kompakte Geometrie bereit, da das gesamte Getriebe innerhalb der inneren Umhüllung des Rotors enthalten sein kann. Die erste Konfiguration kann im Vergleich zur zweiten Konfiguration eine längere innere Umhüllung des Rotors in der radialen Richtung umfassen, während die zweite Konfiguration eine längere innere Umhüllung des Rotors in der axialen Richtung als die erste Konfiguration umfassen kann. Als ein weiteres Beispiel kann die dritte Konfiguration des Elektromotors mehr Gestaltungsflexibilität in den umschlossenen Zahnradsätzen ermöglichen als die erste und zweite Konfiguration des Elektromotors. Zusätzlich können in allen drei Konfigurationen des Elektromotors Kühlmittel und Schmierung zwischen dem Getriebe und den Elektromotorkomponenten geteilt werden, wodurch im Vergleich zu einem herkömmlichen Elektromotor-/Getriebesystem vereinfachte Kühl- und Schmiermechanismen bereitgestellt werden.
Die Offenbarung stellt Unterstützung für ein System für einen Elektromotor bereit, das umfasst: einen oder mehrere von einem Planetenradsatz und ein in eine Umhüllung eines Rotors des Elektromotors integriertes Differenzial. In einem ersten Beispiel des Systems sind der eine oder mehrere von einem Planetenradsatz mit einem Kern des Rotors gekoppelt, um über eine Verbindung zwischen dem Planetenradsatz und dem Differenzial Energie vom Rotor auf das Differenzial zu übertragen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel enthält, umfasst das System ferner: eine erste Ausgangswelle, die von der Umhüllung an einem ersten Ende des Elektromotors axial vorsteht, eine zweite Ausgangswelle, die von der Umhüllung an einem zweiten Ende des Elektromotors axial vorsteht, wobei jede von der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle mit dem Differenzial gekoppelt sind und über das Differenzial übertragene Energie von dem Elektromotor erhalten. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel umfasst, umfasst der Planetenradsatz jedes von einem ersten Planetenrad und einem dritten Planetenrad, angeordnet auf jeder Seite der ersten Ausgangswelle, und jedes von einem zweiten Planetenrad und einem vierten Planetenrad, angeordnet auf jeder Seite der Ausgangswelle, wobei das zweite Planetenrad und das vierte Planetenrad linear entlang einer zentralen Achse der Umhüllung relativ zu dem ersten Planetenrad und dem dritten Planetenrad positioniert sind. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel umfasst, kämmt das erste Planetenrad mit einem ersten Sonnenrad, das mechanisch mit einem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist, und wobei das erste Planetenrad mit dem Kern des Rotors gekoppelt ist, und wobei das dritte Planetenrad mit dem ersten Sonnenrad kämmt, und wobei das dritte Planetenrad mit dem Kern des Rotors gekoppelt ist, wobei jedes von dem ersten Planetenrad und dem dritten Planetenrad mit dem Rotor drehbar ist. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel umfasst, ist das zweite Planetenrad mechanisch mit dem ersten Planetenrad gekoppelt, und wobei das vierte Planetenrad mechanisch mit dem dritten Planetenrad gekoppelt ist, wobei jedes von dem dritten Planetenrad und dem vierten Planetenrad mit dem Rotor drehbar ist. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel umfasst, kämmt jedes von dem zweiten Planetenrad und dem vierten Planetenrad mit einem zweiten Sonnenrad, wobei das zweite Sonnenrad den Planetenradsatz mit dem Differenzial koppelt. In einem siebenten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel umfasst, umfasst das Differenzial jedes von einem ersten äußeren Planetenrad, einem ersten inneren Planetenrad, einem zweiten äußeren Planetenrad und einem zweiten inneren Planetenrad, wobei das erste innere Planetenrad und das zweite innere Planetenrad jeweils mit einem inneren Sonnenrad kämmen, das über eine Kupplung mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist. In einem achten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis siebenten Beispiel umfasst, umfasst das System ferner: ein mit dem Gehäuse des Elektromotors gekoppeltes Kühlsystem, das Kühlmittel durch einen oder mehrere mit dem Rotor gekoppelte Fluidkanäle, den Planetenradsatz und das Differenzial zirkuliert.
Die Offenbarung stellt auch Unterstützung für ein System für einen Elektromotor bereit, umfassend: jeden von einem zusammengesetzten Planetenradsatz und einem Planetendifferenzialradsatz, die innerhalb einer Umhüllung eines Rotors des Elektromotors positioniert sind, wobei der zusammengesetzte Planetenradsatz und der Planetendifferenzialradsatz entlang einer zentralen Achse der Umhüllung ausgerichtet sind. In einem ersten Beispiel des Systems umfasst der zusammengesetzte Planetenradsatz jede/n/s von einem ersten Sonnenrad, einem zweiten Sonnenrad, einem Träger, einem ersten zusammengesetzten Planetenrad und einem zweiten zusammengesetzten Planetenrad. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, ist das erste Sonnenrad an einem Gehäuse des Elektromotors verwurzelt, wobei das Gehäuse den Rotor des Elektromotors umschließt. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel beinhaltet, umfasst das erste zusammengesetzte Planetenrad jedes von einem ersten Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes kämmt, einem zweiten Planetenrad, das mit dem zweiten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes kämmt, und wobei das zweite zusammengesetzte Planetenrad jedes von einem dritten Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes kämmt, und einem vierten Planetenrad, das mit dem zweiten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes kämmt, umfasst. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, umfasst der Planetendifferenzialradsatz jeden von einem Träger, einem ersten äußeren Planetenrad, einem ersten inneren Planetenrad, einem zweiten inneren Planetenrad und einem zweiten äußeren Planetenrad, und wobei das erste äußere Planetenrad mit jedem von dem ersten inneren Planetenrad und einem ersten Sonnenrad kämmt, und wobei das zweite äußere Planetenrad mit jedem von dem zweiten inneren Planetenrad und dem ersten Sonnenrad kämmt. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, überträgt der Elektromotor Energie von dem Rotor über den zusammengesetzten Planetenradsatz, den Träger und dann den Planetendifferenzialradsatz auf jede von einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle, die innerhalb der Umhüllung enthalten sind. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltet, umfasst das System ferner: Zirkulieren von Kühlmittel und/oder Schmierung durch die Umhüllung des Rotors über Fluidkanäle, die in dem ersten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetenradsatzes enthalten sind, wobei die Fluidkanäle die Umhüllung des Rotors und das Gehäuse des Elektromotors fluidisch koppeln.
Die Offenbarung stellt auch Unterstützung für ein System für einen Elektromotor bereit, umfassend: einen ersten Planetenradsatz, der in einer Umschließung eines Rotors untergebracht ist, einen zweiten Planetenradsatz, der in der Umschließung des Rotors untergebracht ist, und einen Differenzialradsatz, der in der Umschließung des Rotors untergebracht ist, wobei der erste Planetenradsatz auf einer Seite des Differenzialradsatzes entlang einer zentralen Achse positioniert ist und der zweite Planetenradsatz auf einer anderen Seite des Differenzialradsatzes entlang der zentralen Achse positioniert ist. In einem ersten Beispiel des Systems ist der erste Planetenradsatz über eine erste Welle, die entlang der zentralen Achse ausgerichtet ist, mechanisch mit dem Differenzialradsatz gekoppelt, wobei der zweite Planetenradsatz über eine zweite Welle, die entlang der zentralen Achse ausgerichtet ist, mechanisch mit dem Differenzialradsatz gekoppelt ist, und wobei der Differenzialradsatz über jede von einer oberen Welle und einer unteren Welle mit dem Rotor gekoppelt ist. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst der erste Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad, das mit jedem von einem ersten oberen Planetenrad und einem ersten unteren Planetenrad, gekoppelt mit einer ersten Ausgangswelle, kämmt, und wobei der zweite Planetenradsatz ein zweites Sonnenrad, das mit jedem von einem zweiten oberen Planetenrad und einem zweiten unteren Planetenrad, gekoppelt mit einer zweiten Ausgangswelle, kämmt, umfasst. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel beinhaltet, umfasst das System ferner: ein Kühlsystem, das an die Umschließung des Rotors gekoppelt ist, wobei das Kühlsystem eine Vielzahl von Durchgängen umfasst, die einen Wärmetauscher und eine Pumpe mit jedem von dem Differenzialradsatz, dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz koppeln.
Es versteht sich, dass die Konfigurationen hierin in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da viele Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf eine Vielzahl von Systemen angewendet werden, die Elektromotoren umfassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offengelegte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Wenn hierin verwendet, werden die Begriffe „annähernd“ und „im Wesentlichen“ so ausgelegt, dass sie plus oder minus fünf Prozent des Bereichs umfassen, sofern nicht anders angegeben.
Die 2-4 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit Lagebeziehungen der verschiedenen Komponenten. Wenn solche Elemente im direkten Kontakt miteinander oder direkt gekoppelt abgebildet sind, dann können sie in mindestens einem Beispiel als in direktem Kontakt miteinander beziehungsweise direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in einem Flächenkontakt miteinander liegen, als in einem Flächenkontakt befindlich bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt mit nur einem Abstand dazwischen und keinen anderen Komponenten positioniert sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die ober- bzw. unterhalb voneinander, auf einander gegenüberliegenden Seiten oder links bzw. rechts voneinander gezeigt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. In der vorliegenden Verwendung können die Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren verwendet sein und dazu dienen, die Anordnung von Elementen in den Figuren relativ zueinander zu beschreiben. So können in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente dargestellt sind, vertikal oberhalb der anderen Elemente angeordnet sein. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (beispielsweise als rund, gerade, eben, gewölbt, abgerundet, gefast, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als schneidende Elemente oder als einander schneidend bezeichnet werden. Ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements gezeigt ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Die folgenden Ansprüche heben insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich zu betrachten sind. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, nicht so, dass sie zwei oder mehr solcher Elemente erfordern oder ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, sei ihr Umfang nun breiter, enger, gleich oder anders als derjenige der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2020/10696149 [0006]

Claims

System für einen Elektromotor, umfassend: eine/n/s oder mehrere von einem Planetenradsatz und einem Differenzial, der/das/die innerhalb einer Umhüllung eines Rotors des Elektromotors eingebaut ist/sind.
System nach Anspruch 1, wobei der eine oder mehrere von dem Planetenradsatz mit einem Kern des Rotors gekoppelt ist, um über eine Verbindung zwischen dem Planetenradsatz und dem Differenzial Energie vom Rotor auf das Differenzial zu übertragen.
System nach Anspruch 2, ferner umfassend eine erste Ausgangswelle, die von der Umhüllung an einem ersten Ende des Elektromotors axial vorsteht, eine zweite Ausgangswelle, die von der Umhüllung an einem zweiten Ende des Elektromotors axial vorsteht, wobei jede der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle mit dem Differenzial gekoppelt ist und über das Differenzial übertragene Energie von dem Elektromotor erhält.
System nach Anspruch 3, wobei der Planetenradsatz jedes von einem ersten Planetenrad und einem dritten Planetenrad, angeordnet auf jeder Seite der ersten Ausgangswelle, und jedes von einem zweiten Planetenrad und einem vierten Planetenrad, angeordnet auf jeder Seite der ersten Ausgangswelle, umfasst, wobei das zweite Planetenrad und das vierte Planetenrad linear entlang einer zentralen Achse der Umhüllung relativ zu dem ersten Planetenrad und dem dritten Planetenrad positioniert sind.
System nach Anspruch 4, wobei das erste Planetenrad mit einem ersten Sonnenrad, das mechanisch mit einem Gehäuse des Elektromotors gekoppelt ist, kämmt, und wobei das erste Planetenrad mit dem Kern des Rotors gekoppelt ist, und wobei das dritte Planetenrad mit dem ersten Sonnenrad kämmt, und wobei das dritte Planetenrad mit dem Kern des Rotors gekoppelt ist, wobei jedes von dem ersten Planetenrad und dem dritten Planetenrad mit dem Rotor drehbar ist.
System nach Anspruch 5, wobei das zweite Planetenrad mechanisch mit dem ersten Planetenrad gekoppelt ist und wobei das vierte Planetenrad mechanisch mit dem dritten Planetenrad gekoppelt ist, wobei jedes von dem dritten Planetenrad und dem vierten Planetenrad mit dem Rotor drehbar ist.
System nach Anspruch 5 oder 6, wobei jedes von dem zweiten Planetenrad und dem vierten Planetenrad mit einem zweiten Sonnenrad kämmt, wobei das zweite Sonnenrad den Planetenradsatz mit dem Differenzial koppelt.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Differenzial jedes von einem ersten äußeren Planetenrad, einem ersten inneren Planetenrad, einem zweiten äußeren Planetenrad und einem zweiten inneren Planetenrad umfasst, wobei das erste innere Planetenrad und das zweite innere Planetenrad jeweils mit einem inneren Sonnenrad kämmen, das über eine Kupplung mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner umfassend ein mit dem Gehäuse des Elektromotors gekoppeltes Kühlsystem, das Kühlmittel durch einen oder mehrere mit dem Rotor gekoppelte Fluidkanäle, den Planetenradsatz und das Differenzial zirkuliert.