DE20021972U1 - Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens - Google Patents

Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens

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Description

ZEITLER;&· P)CKEE..: IJ PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENTAND TRADEMARK ATTORNEYS
POSTFACH 26 02 51 TELEFON:+49-89-22 18 06 HERRNSTRASSE 15
D-80059 MÜNCHEN TELEFAX: +49-89-22 26 27 D-80539 MÜNCHEN
EVT TECHNOLOGY CO., LTD.
9F1 No. 86, See. 2, Chien Kuo N. Rd.
Taipei, Taiwan
R.O.C.
Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens
Die Erfindung betrifft einen Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens, insbesondere einen Motor, der für Elektrowagen oder elektrisches Verkehrsmittel geeignet ist und durch einen Direktantrieb, ein großes Drehmoment, eine lange Lebensdauer, ein kleines Geräusch, einen einfachen Aufbau und eine leichte Wartung gekennzeichnet ist. Ein herkömmlicher Motor für Elektrowagen (Figur 1) besteht im wesentlichen aus einer Spindel (A), einem Rotor (B), einem Gehäuse (C), einem Getriebe (D) und einer Kupplung (E), wobei die Spindel (A) im Gehäuse (C) angeordnet ist, das radial mit Kohlenbürste (F) versehen ist und mehrere Magnete (G) aufnimmt, und durch den Rotor (B) sowie das Getriebe (D) und die Kupplung (E) hindurchgeht, wodurch der Rotor über die Spindel (A) bestromt wird und mit den Magneten (G) ein Magnetfeld bildet, so daß sich der Rotor (B) dreht und die Kupplung (E) somit wegen der Zentrifugalkraft kuppelt und die Felge mitführt, die mit der Kupplung starr verbunden ist.
Dieser Motor weist jedoch folgende Nachteile auf:
1. Da die Kohlenbürste (F) radial am Umfang des Rotors (B) abgestützt ist, der begrenzt ist, kann normalerweise nur ein Paar Kohlenbürsten (F) vorgesehen sein (Zweipol). Wenn der Rotor (B) über die Kohlenbürste (F) bestromt wird und mit den Magneten (G) ein Magnetfeld bildet, wird nur eine kleine Magnetkraft erzeugt, so daß das Drehmoment unzureichend ist. Daher ist dieser Motor nur für Elektrofahrrad geeignet, das eine kleine Ausgangsleistung aufweist.
2. Da um den Rotor (B) nur wenige Kohlenbürsten (F) vorgesehen sein können (z.B. Zweipol), dreht sich der Rotor (B) in hoher Drehzahl, um über das Getriebe (D) und die Kupplung (E) die Felge mitzuführen, wodurch der Verschleiß der Kohlenbürste (F) erhöht wird und ein Verlust der Kraftübertragung des Rotors (B) über das Getriebe (D) und die Kupplung (E) entsteht, so daß die Ausgangsleistung beeinträchtigt wird und das Getriebe (D) in einer hoher Drehzahl wegen schlechter Schmierung beschädigt wird. Da der Rotor (B) um die Spindel (A) gelegt ist und die Kohlenbürste (F) radial am Umfang des Rotors (B) abgestützt ist, wird beim Drehen des Rotors (B) die Reibungswärme
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akkumuliert und nicht direkt abgeleitet, wodurch die Temperatur steigt, so daß der Innen widerstand des Rotors (B) erhöht wird und die Ausgangsleistung somit beeinträchtigt wird. Daher wird die Lebensdauer des Motors verkürzt und die Störungsanfälligkeit des Motors erhöht.
3. Um die Magnetkraft des Motors mit weinigen Polen zu vergrößern, wird die Windungszahl der Wicklung erhöht, wodurch der Innenwiderstand auch erhöht wird, so daß eine relative große Impedanz vorhanden ist und die Arbeitsleitung somit niedrig ist (0.6-0.7). Wegen des hohen Innenwiderstands übersteigt der Anspringstrom die Ladefähigkeit des Motors, wodurch die Wicklung verbrennt, so daß eine schnelle Anspringung oder Beschleunigung nicht möglich ist.
4. Da die Kraft des Motors über das Getriebe auf die Kupplung übertragen wird, wird ein Geräusch erzeugt.
Aus diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher Lösungen nach langem Studium, zahlreichen Versuchen und unentwegten Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung der herkömmlichen Lösung,
Figur 2 eine Explosionsdartellung der Erfindung,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Erfindung,
Figur 4 eine Schnittdarstellung der Erfindung.
Bezugnehmend auf Figur 2 bis 4 besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer Felge (1), einem Motor (2), einer Spindel (3) und einer Abdeckung (4), wobei der Motor (2) um die Spindel (3) gelegt und in einem Aufnahmeraum der Felge (1) aufgenommen ist, die Abdeckung (4) an der Felge (1) befestigt und den Motor (2) in der Felge (1) positioniert, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) einen Stator (21) und einen Rotor (22) umfaßt, wobei der Stator (21) starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt ist und auf der Unterseite mit einem Umwandler (211)
versehen ist, und der Rotor (22) um die Spindel (3) gelegt ist, mit dem Stator (21) einen geeigneten Abstand (D) hat, an die Stromleitung (31) durch die Spindel (3) angeschlossen ist und über die Kohlenbürsten (222) mit dem Umwandler (211) verbunden ist, wodurch der Stator (21) durch den Umwandler (211) über die Kohlenbürsten (222) des Rotors (22) mit dem Strom aus der Stromleitung (31) durch die Spindel (3) gespeist wird, damit zwischen dem Stator (21) und dem Rotor (22) ein Magnetfeld gebildet ist, so daß der Rotor (22), der an der Spindel (3) befestigt ist, die mit dem Fahrgestell (5) verbunden ist, wegen der Magnetkraft gegenüber dem Stator (21) ein Drehmoment erzeugt, der starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt und mit dem Rotor (22) einen geeigneten Abstand (D) hat, weshalb der Stator (21) zum Drehen angetrieben wird und somit die Felge (1) mitführt.
In Figur 4 ist eine Schnittdarstellung der Erfindung gezeigt, die den Aufbau des Stators und Rotors veranschaulicht. Wie dargestellt, umfaßt der Stator (21) einen Eisenkern (212), mehrere Wicklungen (213) und einen Umwandler (211), wobei die Wicklungen (212) gleich beabstandet in den Ringnuten (nicht dargestellt) des Eisenkerns (212) aufgenommen sind und an den beiden Enden an zwei vorbestimmten Stellen in dem durch den Umwandler (211) gebildeten Raum befestigt ist, wodurch der Umwandler (211) radial auf der Unterseite des Stators (21) positioniert werden kann, so daß der Umwandler in Anpassung an die Anzahl der Wicklungen (213) einen erforderlichen Raum bilden kann, damit für die jeweilige Auslegung (z.B. 32 Pole, 64 Pole usw.) der größte mechanische Raum erhalten wird. Daher kann das Magnetfeld zwischen dem Stator
(21) und dem Rotor (22) das größte Drehmoment erzeugen. Der Rotor
(22) umfaßt einen Kohlenbürstenhalter (221), mehrere Kohlenbürsten (222) und Permanentmagnete (223), wobei der Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist, am Rand mit mehreren gleich beabstandeten axialen Bohrungen für die Kohlenbürsten (222) versehen ist und von einem Metallmaterial (224) umschlossen ist, an dessen Außenseite die Permanentmagnete (223) angeordnet sind, die mit dem Stator (22) einen geeigneten Abstand (D) haben, wodurch der Rotor (22) über den Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist und der Strom aus der Stromleitung (31) durch die Spindel (3) über die Kohlenbürsten (222) in den Umwandler (211) fließt, um den Stator (21) mit Strom zu versorgen. Da die Permanentmagnete (223) starr an der
Außenseite des Kohlenbürstenhalters (221) befestigt sind, der Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist, der Stator (21) starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt ist und mit den Permanentmagneten (223) des Rotors (22) einen geeigneten Abstand (D) hat, ist zwischen dem Stator (21) und dem Rotor (22) ein Magnetfeld gebildet, dessen Magnetkraft ein Drehmoment für dem Stator (22) erzeugt, so daß der Stator (21) zum Drehen angetrieben wird und somit die Felge (1) mitführt.
Nachfolgend werden die Vorteile der Erfindung zusammengestellt:
1. Da der Umwandler radial auf der Unterseite des Stators angeordnet ist, kann ein größter Raum für die Auslegung erhalten werden. Die Kohlenbürsten (222) sind in den axialen Bohrungen am Rand des Kohlenbürstenhalters (221) aufgenommen und am unteren Ende mit der Stirnseite des Umwandlers verbunden, wodurch der größte mechanische Raum erhalten wird, so daß ein Mehrpolaufbau verwendet werden kann, der durch eine kleine Drehzahl, ein großes Drehmoment und eine hohe Leistung gekennzeichnet ist. Ein Mehrpolmotor kann den momentanen Anspringstrom ertragen, so daß eine schnelle Anspringung und eine bessere Beschleunigung erreicht werden können.
2. Da die Wicklungen an der Innenwand der Felge befestigt sind, kann die Wärmeableitung des Motors beschleunigt werden, so daß ein Temperaturanstieg beim elektromechanischen Betrieb gehemmt wird. Wegen der Ausgestaltung von Mehrpol kann die Länge der Wicklung jedes Pols verkleinert werden, wodurch der Innenwiderstand reduziert wird, so daß die Motorleistung erhöht wird.
3. Da die Felge direkt angetrieben wird, ist ein Getriebe oder eine Kupplung nicht erforderlich, wodurch ein Verlust der Kraftübertragung und eine Schädigung durch schlechte Schmierung vermieden werden, so daß eine bessere Kraftübertragung und eine längere Lebensdauer erreicht werden können.
4. Da kein Getriebe vorgesehen ist, tritt kein Verschleiß auf, so daß die Störungsanfälligkeit niedrig ist und das Geräusch wenig ist. Außerdem
ist der Mehrpolmotor durch eine niedrige Drehzahl und ein großes Drehmoment gekennzeichnet, wodurch die Lebensdauer des Umwandlers und der Kohlenbürsten verlängert werden können. Ferner ist der Wechsel der Kohlenbürsten sehr einfach.
Es wird ein Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens beschrieben, der im wesentlichen aus einer Felge, einem Motor, einer Spindel und einer Abdeckung besteht, wobei der Motor um die Spindel gelegt und in einem Aufnahmeraum der Felge aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Stator und einen Rotor umfaßt, wobei der Stator starr an der Innenwand der Felge befestigt ist und auf der Unterseite mit einem Umwandler versehen ist, und der Rotor um die Spindel gelegt ist, mit dem Stator einen geeigneten Abstand hat, an die Stromleitung durch die Spindel angeschlossen ist und über die Kohlenbürsten mit dem Umwandler verbunden ist, wodurch der Stator durch den Umwandler über die Kohlenbürsten des Rotors mit dem Strom aus der Stromleitung durch die Spindel gespeist wird, damit zwischen dem Stator und dem Rotor ein Magnetfeld gebildet ist, so daß der Rotor, der an der Spindel befestigt ist, die mit dem Fahrgestell verbunden ist, wegen der Magnetkraft gegenüber dem Stator ein Drehmoment erzeugt, der starr an der Innenwand der Felge befestigt und mit dem Rotor einen geeigneten Abstand hat, weshalb der Stator zum Drehen angetrieben wird und somit die Felge mitführt.

Claims (6)

1. Direktantriebsmotor für Felge eines Elektrowagens, der im wesentlichen aus einer Felge (1), einem Motor (2), einer Spindel (3) und einer Abdeckung (4) besteht, wobei der Motor (2) um die Spindel (3) gelegt und in einem Aufnahmeraum der Felge (1) aufgenommen ist, die Abdeckung (4) an der Felge (1) befestigt und den Motor (2) in der Felge (1) positioniert, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor (2) einen Stator (21) und einen Rotor (22) umfaßt, wobei der Stator (21) starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt ist und auf der Unterseite mit einem Umwandler (211) versehen ist, und der Rotor (22) um die Spindel (3) gelegt ist, mit dem Stator (21) einen geeigneten Abstand (D) hat, an die Stromleitung (31) durch die Spindel (3) angeschlossen ist und über die Kohlenbürsten (222) mit dem Umwandler (211) verbunden ist,
wodurch der Stator (21) durch den Umwandler (211) über die Kohlenbürsten (222) des Rotors (22) mit dem Strom aus der Stromleitung (31) durch die Spindel (3) gespeist wird, damit zwischen dem Stator (21) und dem Rotor (22) ein Magnetfeld gebildet ist, so daß der Rotor (22), der an der Spindel (3) befestigt ist, die mit dem Fahrgestell (5) verbunden ist, wegen der Magnetkraft gegenüber dem Stator (21) ein Drehmoment erzeugt, der starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt und mit dem Rotor (22) einen geeigneten Abstand (D) hat, weshalb der Stator (21) zum Drehen angetrieben wird und somit die Felge (1) mitführt.
2. Direktantriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (21) einen Eisenkern (212), mehrere Wicklungen (213) und einen Umwandler (211) umfaßt, wobei die Wicklungen (212) gleich beabstandet in den Ringnuten des Eisenkerns (212) aufgenommen sind und an den beiden Enden an zwei vorbestimmten Stellen in dem durch den Umwandler (211) gebildeten Raum befestigt ist, wodurch der Umwandler (211) radial auf der Unterseite des Stators (21) positioniert werden kann, so daß der Umwandler in Anpassung an die Anzahl der Wicklungen (213) einen erforderlichen Raum bilden kann, damit für die jeweilige Auslegung (z. B. 32 Pole, 64 Pole usw.) der größte mechanische Raum erhalten wird.
3. Direktantriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (22) einen Kohlenbürstenhalter (221), mehrere Kohlenbürsten (222) und Permanentmagnete (223) umfaßt, wobei der Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist, am Rand mit mehreren gleich beabstandeten axialen Bohrungen für die Kohlenbürsten (222) versehen ist und von einem Metallmaterial (224) umschlossen ist, an dessen Außenseite die Permanentmagnete (223) angeordnet sind, die mit dem Stator (22) einen geeigneten Abstand (D) haben, wodurch der Rotor (22) über den Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist und der Strom aus der Stromleitung (31) durch die Spindel (3) über die Kohlenbürsten (222) in den Umwandler (211) fließt, um den Stator (21) mit Strom zu versorgen; da die Permanentmagnete (223) starr an der Außenseite des Kohlenbürstenhalters (221) befestigt sind, der Kohlenbürstenhalter (221) mit der Spindel (3) verbunden ist, der Stator (21) starr an der Innenwand der Felge (1) befestigt ist und mit den Permanentmagneten (223) des Rotors (22) einen geeigneten Abstand (D) hat, ist zwischen dem Stator (21) und dem Rotor (22) ein Magnetfeld gebildet, dessen Magnetkraft ein Drehmoment für dem Stator (22) erzeugt, so daß der Stator (21) zum Drehen angetrieben wird und somit die Felge (1) mitführt.
4. Direktantriebsmotor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spindel (3) und der Felge (1) ein Lager vorgesehen ist, durch das die Felge (1) sich besser drehen kann.
5. Direktantriebsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Mehrpolanordnung verwendet, wodurch der momentane Anspringstrom ertragen werden kann (Sieben- bis Zwölffach des Nennstroms), so daß ein größeres Drehmoment erzeugt wird, weshalb eine schnelle Anspringung und eine niedrige Drehzahl erreicht werden können.
6. Direktantriebsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenbürsten (222) in den axialen Bohrungen des Kohlenbürstenhalters (221) aufgenommen sind und am unteren Ende mit dem Umwandler in Kontakt treten, wodurch die Kohlenbürsten (222) leicht abgenommen und gewechselt werden können.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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