CA2161237A1 - Moteur-roue electrique ayant un rotor muni d'un boitier permettant un echange efficace de chaleur - Google Patents
Moteur-roue electrique ayant un rotor muni d'un boitier permettant un echange efficace de chaleurInfo
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- CA2161237A1 CA2161237A1 CA002161237A CA2161237A CA2161237A1 CA 2161237 A1 CA2161237 A1 CA 2161237A1 CA 002161237 A CA002161237 A CA 002161237A CA 2161237 A CA2161237 A CA 2161237A CA 2161237 A1 CA2161237 A1 CA 2161237A1
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Abstract
Le moteur-roue électrique comprend un arbre creux pouvant recevoir des conducteurs de l'extérieur du moteur-roue, un stator coaxial avec l'arbre et fixé à l'arbre, et un rotor coaxial avec le stator et monté de façon à pouvoir tourner autour du stator. Le rotor comprend un boîtier ayant un paroi cylindrique ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique entourant le stator et séparé du stator par en entrefer, le boîtier comprenant une paroi interne disposée sur un côté de la paroi cylindrique, et une paroi externe disposée sur l'autre côté de la paroi cylindre, l'arbre se prolongeant à travers une partie centrale de la paroiinterne, la paroi externe du boîtier comprenant des sections convexes et concaves que sont disposées en alternance le long d'une direction circonférentielle de laparoi extérieure, de telle manière que lorsque le rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieure dudit boîtier par les sections convexes et une circulation d'air est produite le long de parties externes des sections concaves de façon à permettre un échange de chaleur efficace à travers la paroi externe.
Description
~ wossl16300 2 1 ~ ~ ~ 3 7 PCT/CA93/00523 ~T~lR--ROU~~TRIOU~ ~ANT UN ROTOR NUNI D~UN RnITTFR
P~R~RTTA~T YN ~CHANG~ ~FTCA~R D~ ~AT.RnR
La présente invention concerne un moteur-roue électrique ayant un rotor muni d'un bo~tier permettant un échange efficace de chaleur.
aR~ ANr*RT~nR:
Dans le brevet américain No. 4,913,258 de Hiroshi SAKURAI et al., délivré le 3 avril l990, on décrit un moteur-roue ayant un rotor extérieur, comprenant une articulation, un moyeu enclenché de façon coaxiale avec l'articulation, un disque de roue fixé de façon rotative à
la périphérie du moyeu, une roue fixée à la périphérie du disque de roue, un rotor monté sur un côté extérieur du disque de roue, et un stator monté de façon coaxiale par rapport au rotor et séparé de celui-ci par un petit entrefer, et monté sur le moyeu. Un des inconvénients avec ce moteur-roue ayant un rotor extérieur, réside dans le fait qu'un fort courant doit être injecté dans le filage d'alimentation qui alimente le bobinage du noyau de l'armature pour ohtenir un moteur-roue puissant ayant un couple élevé, et cela même si la vitesse est nulle. Avec ce type de moteur-roue à rotor externe, un convertisseur doit être fourni. Ce convertisseur est monté à l'intérieur du véhicule et peut s'avérer très encombrant. De tels courants élevés qui circulent dans les lignes d'alimentation produisent de la chaleur qui représente une perte d'énergie.
De plus, les lignes d'alimentation peuvent s'avérer p~Cc~hlement lourdes. ~tant donné que le convertisseur n'est pas monté à l'intérieur du boitier du moteur, aucun WO 95/16300 PCTICA93/00523~
21~123~
moyen n'a été prévu pour un ~ch~nqe efficace de chaleur à
travers le boîtier du rotor.
Dans le brevet américain No. 754,802 de Fer~ln~
PORSCHE et al., délivré le 15 mars 1904, on décrit une comb; n~; ~on qui comprend un essieu, une roue, le pallier creux de la roue, l'extrémité de l'axe qui se prolonge dans le pallier, et un raccord central entre l'axe et le pallier qui a sa projection axiale disposée carrément contre le plan de la roue. Encore une fois, pour obtenir un moteur-roue puissant, le courant fourni aux balais, qui provient de l'extérieur du moteur-roue doit être un courant élevé. Ce courant élevé doit être apporté au moyen de câbles ou conducteurs ayant de large diamètre pour réduire les pertes d'énergie. ~tant donné que le convertisseur n'a pas été
monté à l'intérieur du boitier du moteur, aucun moyen n'a été prévu pour un échange efficace de chaleur à travers le boitier du rotor.
Dans le brevet américain No. 2,348,053 de J.E. BOWKER, délivré le 2 mai 1944, on décrit des améliorations à un véhicule muni de moteurs électriques qui comprennent une pluralité de roues montées de facon à être entraînées, un dynamo-moteur formant une partie intégrante de chacune des roues, et des connexions de circuit électrique disposées entre des banques d'interrupteurs, des dynamo-moteurs et des accumulateurs pour contrôler le fonctionnement des dynamo-moteurs fonctionnant comme des moteurs selon la position d'un interrupteur de sélection. Encore une fois, les bobinages d'armature devront être alimentés avec un courant élevé de facon à obtenir un moteur puissant, de tels courants élevés nécessiteront des câbles de grand diamètre pour amener l'énergie des accumulateurs du véhicule jusqu'aux bobinages de l'armature. De tels câbles ou co~ cteurs de large diamètre sont rigides et encombrants.
~ es brevets américains suivants décrivent différents ~ WO9S/16300 2 ~ 6 1 ~ 3 7 PCT/CA~3100523 moteurs-roues 638 r 643; 643,854; 2,506,146; 2,514,460;
P~R~RTTA~T YN ~CHANG~ ~FTCA~R D~ ~AT.RnR
La présente invention concerne un moteur-roue électrique ayant un rotor muni d'un bo~tier permettant un échange efficace de chaleur.
aR~ ANr*RT~nR:
Dans le brevet américain No. 4,913,258 de Hiroshi SAKURAI et al., délivré le 3 avril l990, on décrit un moteur-roue ayant un rotor extérieur, comprenant une articulation, un moyeu enclenché de façon coaxiale avec l'articulation, un disque de roue fixé de façon rotative à
la périphérie du moyeu, une roue fixée à la périphérie du disque de roue, un rotor monté sur un côté extérieur du disque de roue, et un stator monté de façon coaxiale par rapport au rotor et séparé de celui-ci par un petit entrefer, et monté sur le moyeu. Un des inconvénients avec ce moteur-roue ayant un rotor extérieur, réside dans le fait qu'un fort courant doit être injecté dans le filage d'alimentation qui alimente le bobinage du noyau de l'armature pour ohtenir un moteur-roue puissant ayant un couple élevé, et cela même si la vitesse est nulle. Avec ce type de moteur-roue à rotor externe, un convertisseur doit être fourni. Ce convertisseur est monté à l'intérieur du véhicule et peut s'avérer très encombrant. De tels courants élevés qui circulent dans les lignes d'alimentation produisent de la chaleur qui représente une perte d'énergie.
De plus, les lignes d'alimentation peuvent s'avérer p~Cc~hlement lourdes. ~tant donné que le convertisseur n'est pas monté à l'intérieur du boitier du moteur, aucun WO 95/16300 PCTICA93/00523~
21~123~
moyen n'a été prévu pour un ~ch~nqe efficace de chaleur à
travers le boîtier du rotor.
Dans le brevet américain No. 754,802 de Fer~ln~
PORSCHE et al., délivré le 15 mars 1904, on décrit une comb; n~; ~on qui comprend un essieu, une roue, le pallier creux de la roue, l'extrémité de l'axe qui se prolonge dans le pallier, et un raccord central entre l'axe et le pallier qui a sa projection axiale disposée carrément contre le plan de la roue. Encore une fois, pour obtenir un moteur-roue puissant, le courant fourni aux balais, qui provient de l'extérieur du moteur-roue doit être un courant élevé. Ce courant élevé doit être apporté au moyen de câbles ou conducteurs ayant de large diamètre pour réduire les pertes d'énergie. ~tant donné que le convertisseur n'a pas été
monté à l'intérieur du boitier du moteur, aucun moyen n'a été prévu pour un échange efficace de chaleur à travers le boitier du rotor.
Dans le brevet américain No. 2,348,053 de J.E. BOWKER, délivré le 2 mai 1944, on décrit des améliorations à un véhicule muni de moteurs électriques qui comprennent une pluralité de roues montées de facon à être entraînées, un dynamo-moteur formant une partie intégrante de chacune des roues, et des connexions de circuit électrique disposées entre des banques d'interrupteurs, des dynamo-moteurs et des accumulateurs pour contrôler le fonctionnement des dynamo-moteurs fonctionnant comme des moteurs selon la position d'un interrupteur de sélection. Encore une fois, les bobinages d'armature devront être alimentés avec un courant élevé de facon à obtenir un moteur puissant, de tels courants élevés nécessiteront des câbles de grand diamètre pour amener l'énergie des accumulateurs du véhicule jusqu'aux bobinages de l'armature. De tels câbles ou co~ cteurs de large diamètre sont rigides et encombrants.
~ es brevets américains suivants décrivent différents ~ WO9S/16300 2 ~ 6 1 ~ 3 7 PCT/CA~3100523 moteurs-roues 638 r 643; 643,854; 2,506,146; 2,514,460;
2,581,551; 2,608,598; 3,566,165; 3,704,759; 3,792,742;
3,812,928; 3,892,300; 3,897,843; 4,021,690; 4,346,777;
4,389,586; 1,709,255; 2,335,398; et 3,548,965.
~ ln des brevets mentionnés ci-dessus ne montre les moyens n~c~c~;res pour permettre un échange efficace de chaleur à travers le boitier du rotor d'un moteur-roue.
Un des objectifs de la présente invention est de proposer un moteur-roue qui est muni de moyens pour refroidir ledit moteur-roue lorsque celui-ci est en opération.
RR.~UM~ nR L'INV~NTION
La présente invention vise un moteur-roue électrique comprenant:
- un arbre creux ayant une extrémité munie d'une première ouverture, et une seconde extrémité munie d'une seconde ouverture, ladite première ouverture pouvant recevoir des conducteurs de l'extérieur dudit moteur-roue;
- un stator coaxial avec ledit arbre et fixé audit arbre, ledit stator étant muni de bobinages, ledit stator comprenant une partie centrale fixée audit arbre, un support muni d'ouvertures et s'éte~nt radialement à partir de ladite partie centrale, et une pièce polaire périphérique et circulaire, sur laquelle sont enroulés lesdits bobinages, ladite pièce polaire étant fix~e à des extrémités périphériques dudit support; et - un rotor coaxial avec ledit stator et monté de facon à pouvoir tourner autour dudit stator, ledit rotor comprenant un boîtier ayant une paroi cylindrique ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique entourant ledit stator et séparé dudit stator par un entrefer, ledit boitier comprenant une paroi interne disposée sur un coté de ladite paroi cylindrique, et une paroi externe disposée sur l'autre wos5/16300 PCT/CA93/00523 ~
~ G 1237 côté de ladite paroi cylindrique, ledit arbre se prolongeant à travers une partie centrale de ladite paroi interne, ladite paroi externe dudit boitier comprenant des sections convexes et concaves qui sont disposées en alternance le long d'une direction circonférentielle de ladite paroi extérieure, de telle manière que lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit boitier par lesdites sections convexes et une circulation d'air est produite le long de parties externes desdites sections concaves de façon à permettre un échange de chaleur efficace à travers ladite paroi externe.
RR~V~ n~RTPTTON n~ n~.~.~T~S
La Figure 1 est une vue de côté partiellement en coupe d'un mode de réalisation du présent moteur-roue électrique, en combinaison avec une jante, un pneu et une bielle articulée;
La Figure 2 est une vue de face, partiellement en coupe du rotor et du stator du moteur-roue électrique montrés à la Figure 1, incluant des détails de réalisation de la partie centrale;
La Figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la Figure 3;
La Figure 5 est une vue de face d'une partie du moteur-roue électrique montré à la Figure 1;
La Figure 6 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 7 est une vue en coupe le long de la ligne 7-7 de la Figure 5;
La Figure 8 est une vue de face de la jante avec le pneu montrés à la figure 1;
~ WO9S/16300 2 ~ 6 ~ ~ 3 7 PCT/CAg3/00523 La Figure g est une vue en coupe le long de la ligne 9-9 de la Figure 8;
La Figure 10 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 9;
La Figure 11 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 9;
La Figure 12 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 13 est une vue de derrière des éléments qui sont montrés à la Figure 12;
La Figure 14 est une vue de derrière de la bielle articulée montrée à la Figure 1, partiellement en coupe;
La Figure 15 est une vue de derrière d'un élément de la Figure 1 sur lequel la bielle articulée est reliée;
La Figure 16 est une vue de dessus partiellement en coupe de la partie arrière du moteur-roue électrique montré à la Figure l;
La Figure 17 est une vue de derrière de la bielle articulée en combinaison avec un frein à disque;
La Figure 18 est un diagramme bloc schématique d'un système de conversion électrique selon la pr~sente invention;
La Figure 19 est une vue de c~té partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue ~lectrique selon la présente invention;
La Figure 20 est une vue de côté partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue électrique selon la présente invention;
La Figure 21 est un diagramme-bloc schématique d'un autre mode de réalisation du moyen de conversion électrique selon la présente invention;
La Figure 22 est une vue de côté partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue électrique selon la présente invention;
wo 95/16300 ~ ~ 6 ~ 2 3 7 PCT/CA93/00523 ~
La Figure 23 est une vue de face partiellement en coupe du stator et du rotor du moteur-roue électrigue montrés à la Figure 22;
La Figure 24 est une autre vue de côté, partiellement en coupe du mode de réalisation du moteur-roue électrique montré ~ la Figure l; et La Figure 25 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 1.
10 nR~ pTToN Dli~l'ATT.T.T~h~ DT~ DESSINS
Dans les différentes figures des dessins, les éléments correspondants sont identifiés par les mêmes indices numériques.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1 et 2, on montre respectivement une vue de côté partiellement en coupe d'un mode de réalisation du moteur-roue électrique, en combin~;~on avec une jante 28, un pneu 32 et une bielle articulée 50; et une vue de face partiellement en coupe du rotor 10 et du stator 6 du moteur-roue électrique montré à
la Figure 1. Le moteur-roue électrique comprend un arbre creux 2 ayant une première ouverture à une de ses extrémités et une seconde ouverture. La première ouverture re,coit des conducteurs 4 de l'extérieur du moteur-roue. Le stator 6 est coaxial avec l'arbre 2 et fixé à celui-ci, le stator 6 étant muni de parties creuses 11 et de bobinages 8.
Dans la Figure 2, seulement quelques sections de bobinage sont indiquées par le No. 8, mais on doit comprendre qu'il y a des bobinages tout autour du stator 6.
Le stator 6 est fixé à l'arbre 2 mais peut être enlevé de celui-ci lorsque le moteur-roue n'est pas en opération.
Le rotor 10 ,est coaxial avec le stator 6 et est monté pour pouvoir tourner autour du stator 6. Le stator 6 comprend des ouvertures formant les parties creuses 11 entre ssll63oo ~ l 61~ 3 7 PCT/CA93100523 les bras 13 pour réduire son poids. Le moteur-roue est aussi muni d'un système de conversion pour convertir un courant électrique d'entrée en un courant éle~trique alternatif et variable. Le système de conversion 12 comprend une unité de microprocesseur 44, un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une électronique de puissance 14, monté à
l'intérieur des parties creuses 11, des bornes d'entrée 15 pour recevoir le courant électrique d'entrée amené au moyen de co~ cteurs 4 et des bornes de sortie 16 pour générer le courant électrique alternatif et variable. On doit comprendre que le système de conversion peut être réversible, de telle manière que le moteur électrique puisse être utilisé comme un générateur. La fréquence du courant électrique alternatif et variable est repréæentative d'une vitesse de rotation désirée du rotor 10, l'angle de phase du courant électrique alternatif et variable détermine si le moteur-roue fonctionnera comme un moteur ou comme un générateur et l'amplitude du courant alternatif et variable est représentative du couple désiré.
L'utilisateur du présent moteur-roue peut utiliser des co~lcteurs de diamètre relativement petit pour amener une puissance électrique à l'intérieur du moteur-roue si une telle pll;cc~nc~ est produite ~ partir d'un haut voltage parce que l'électronique de pll;cc~c~ 14 est à l'intérieur du moteur-roue. Une telle électronique de puissance 14 convertira le signal d'entrée à haut voltage et bas courant en un signal à courant élevé pour alimenter les bobinages 8 du stator en courant alternatif et variable. ~tant donné que l'électronique de puissance 14 est déjà à l'intérieur du moteur-roue, des conducteurs de large diamètre requis pour amener le courant électrique du système de conversion 12 aux bobinages 8 du stator seront relativement courts. Bien sur, l'électronique de puissance 14 comprend des condensateurs, des transistors, des diodes et autres composantes telles que wos5ll63oo PCT/CA93/00523~
connues par l'homme de l'art.
Pour réduire le poids ou le diamètre des conducteurs électriques, un voltage d'alimentation élevé
peut être utilisé selon la relation suivante:
P = IV, où P est la pll;æ~nce, I eæt le courant et V est le voltage.
Si V augmente, alors I est réduit. A basse vitesse, la p~lisc~nce est basse, ceci implique que le courant qui alimente le converti~F~llr est également bas puisque le voltage est constant. Mais, si un couple élevé est requis, le courant qui alimente les bobinages du stator doit aussi être élevé. Le montage de l'électronique de puissance du convertisseur à l'intérieur du boftier permet de choisir des conducteurs d'alimentation électriques par rapport à une puissance de moteur désirée tout en permettant un couple élevé à basse vitesse. De plus, le convertisseur permet d'adapter l'impé~nce du moteur par rapport à celle de la source d'alimentation en voltage élevé.
Le stator 6 comprend une partie centrale attachée à l'arbre 2, des bras 13 s'éte~nt radicalement à partir de la partie centrale, et une pièce polaire circulaire et périphérique incluant des lames de métal 27 sur laquelle des bobinages 8 sont enroulés. La pièce polaire est fixée aux extrémités périphériques des bras 13.
Le rotor lO comprend un boîtier ayant une paroi cylindrique 17 ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique 26 entourant le stator et séparé de celui-ci par un entrefer. ~tant donné que l'entrefer est relativement petit, il ne peut pas être vu sur les figures 1 et 2 mais, sa localisation est indiquée sur la Figure 25 au moyen de R1 Le bo~tier comprend une paroi interne 18 dispos~e sur un côté de la paroi cylindrique 17, et une autre paroi 20 disposée sur l'autre côté de la paroi cylindrique 17.
L'arbre 2 se prolonge à travers une partie centrale de la ~ woss/16300 21 ~ ~ ~ 3 7 PCT/CA93/00523 paroi interne 18.
Le bo~tier qui fait partie du rotor 10 enferme de façon étanche l'arbre 2, le stator 6 et le syst~me de conversion 12. Un joint étanche 123 est prévu. Le moteur-roue comprend un premier roulement à billes 22 relié ~ laparoi interne 18, et un second roulement à billes 24 reli~
à la paroi externe 20. Les roulements à billes 22 et 24 sont respectivement mont~s de part et d'autre de l'arbre 2 de facon à ce que le rotor 10 puisse tourner par rapport au stator 6 au moyen des roulements à billes 22 et 24. Un boulon fileté 23 est prévu pour fixer le stator 6 par rapport ~ l'arbre 2. Un anneau d'arrêt 21 est également pr~vu. Un anneau de compression 127 est prévu pour fixer le roulement à billes 22.
Le stator 6 a besoin d'au moins deux bras disposés entre les ouvertures pour supporter la pièce polaire du stator 6. Aussi, le support peut comprendre trois bras également espacés, s'étendant radialement jusqu'aux extrémités périphériques du stator 6. Dans la Figure 2, on peut voir que le stator 6 comprend quatre bras 13 également espacés. Dans le mode de réalisation montré dans ces Figures 1 et 2, le moyen magnétique du rotor 6 comprend une série d'aimants permanentæ 26. Dans la Figure 2, seulement quelques aimants sont identifiés par le numéro 26, mais on doit comprendre que ces aimants 26 sont prévus tout autour du stator 6. Le stator 6 est fait en partie d'un matériau de poids léger pouvant conduire la chaleur. De préférence, ce matériau est un alliage d'aluminium. Le moteur-roue comprend en outre une jante 28 fixée autour d'une surface externe du boîtier, et une bande 30 faite d'un élastom~re et montée entre la jante 28 et le bo~tier. La jante 28 est adaptée pour recevoir le pneu 32. La jante 28 est à fond plat. Les aimants 26 sont faits de préférence de néodyme, de fer et de bore. La bande 30 empêche une pénétration d'eau ou de WO 95/16300 , PCT/CA93/00523~
21~l~37 poussière entre le boitier et la jante 28 pour éviter le débalancement de la roue.
Les extrémités périphériques des bras 13 sont fixées sur la pièce polaire du stator 6 au moyen d'un membre circulaire 34 qui fait partie intégrante des extrémités périphériques des bras 13. Le membre circulaire 34 a sa surface externe munie d'encoches 36. La pièce polaire du stator 6 a une surface interne munie de langues saillantes 37 de forme complémentaire qui sont aptes à coopérer avec les ~ncoGhes 36 pour fixer la pièce polaire du stator 6 sur le membre circulaire 34. Le membre circulaire 34 a une surface interne munie de parties en saillies 38, ainsi un échange efficace de chaleur peut être obtenu au moyen des parties en saillies 38 lorsqu'une circulation d'air est produite à l'intérieur du boîtier. Seulement quelques parties en saillie sont indiquées par le numéro 38 de façon a ne pas surcharger la Figure 2. Le support du stator 6 et le membre circulaire 34 sont faits d'un alliage d'aluminium ~n~is que la pièce polaire du stator 6 est faite d'acier.
Il est à noter que les extrémités de la croix formée par les bras 13 du stator 6 sont alignées avec les encoches 36 pour des raisons mécaniques. Ainsi, les parties en saillie 38 qui sont dispos~es le long du membre circulaire 34 sont, par rapport à leur dimension longitudinale, de préf~rence déphasées par rapport à l'arbre du moteur-roue, le long de la direction circonférentielle du membre 34 de facon à le renforcer mécaniquement.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 2 et 25, l'entrefer est positionné à une distance prédéterminée R1 à
partir de l'axe central 3 de l'arbre 2. La jante 28 a une surface 29 pour recevoir le pneu 32 qui est positionné à une distance prédéterminée R2 de l'axe central 3 de l'arbre 2.
Rl/R2 doit être substantiellement compris entre 0.65 et 0.91 pour obtenir un moteur-roue efficace. Plus haut est le ratio ~G~7 Rl/R2, meilleure est l'efficacité du moteur-roue. Mais, comme il y a des limitations physiques, le moteur-roue montré dans les Figures l, 2 et 25 a substantiellement un ratio R1/R2 de 0.91.
S Pour un moteur avec un entrefer radial, le couple T est proportionnel à L Rl2 IB~ 0~ L est la largeur du pôle, R1 est le rayon de l'entrefer et IB est le courant de bobinage. Pour la conception du présent moteur-roue, la largeur L de la pièce polaire a été maximisée. En ayant plusieurs pôles, le poids de la pièce polaire du circuit magnétique peut être réduit pour ainsi réduire le poids du rotor et le moment d'inertie du rotor, pour ainsi permettre la présence d'une cavité pour le montage d'un moyen de freinage. Le présent moteur-roue augmente le couple T en lS ayant une pièce polaire large et en ayant un ratio élevé de Rl/R2 où la limite théorique qui ne peut pas être atteinte est l. Le présent moteur-roue fournit également une p~ sAnce élevée parce que P = T ~ qui est proportionnel à L Rl2 I ~, où ~ est la fréquence angulaire du rotor.
Le présent moteur-roue comprend un stator en forme de croix pour réduire le poids du moteur-roue, pour permettre un refroidissement des bobinages, et pour permettre un espace dans les parties creuses ll qui fourniront un espace pour monter le système de conversion. Le stator en forme de croix supporte le système de conversion et est utilisé comme un élément de refroidissement.
Le moteur-roue a de préférence trente-deux pôles.
Ce moteur-roue peut fonctionner avec seize pôles mais il est préférable d'avoir un nombre élevé de pôles pour réduire le poids du moteur-roue. Les conducteurs 4 sont de préférence faits d'un câble coaxial incluant une fibre optique. Ce câble coaxial prévient l'émission de radiations.
Dans la description qui va suivre, les mêmes numéros de référence se rapportent à des éléments semblables à travers le jeu de dessins.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 2 et 18, le système de conversion comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une entrée 40 pour recevoir un courant continu des bornes d'entrée 15, et trois sorties 42 pour générer trois courants de phase alternatifs dans les bornes de sortie 16. Les courants alternatifs ne sont pas nécessairement trois courants de phase, des courants polyphasés peuvent ~galement être utilisés. Le système de conversion comprend aussi une unité de microproc~s-c~llr 44 branchée aux bras 41a, 41b, 41c du convertisseur pour contrôler son opération. L'unité de microprocesseur peut être localisée à l'extérieur du moteur-roue. Le système de conversion montré à la Figure 18 peut être utilisé lorsque le rotor n'a pas à être alimenté avec un courant électrique.
Comme on peut le voir à la Figure 2, le stator 6 est en forme de croix et a quatre bras 13. Le convertisseur comprend trois bras 41a, 41b et 41c qui génèrent respectivement les trois courants de phase alternatifs, les bras 41a, 41b et 41c étant fixés respectivement à trois des quatre bras 13 du stator 6. Ces trois bras 41a, 41b et 41c font partie de l'électronique de puissance 14 montrée à la Figure 2.
L'électronique de p~ ce montrée à la Figure 2 comprend les bras 41a, 41b, 41c du convertisseur montrés à
la figure 18 mais comprend également le condensateur 43 montré à la Figure 18. Dans cette Figure 18, seulement un condensateur 43 est montré pour simplifier cette figure 18, mais dans le mode de réalisation montré à la Figure 2, le condensateur 43 est distribué en trois condensateurs disposés respectivement sur trois des quatre bras 13 montrés à la Figure 2. Il n'est pas essentiels que les amplificateurs de commande 91 soient à l'intérieur du boitier. Chacun des bras 41a, 41b, 41c du convertisseur W095/16300 ~ PCT/CA93/00523 comprend une section de commutation et une section de commande qui est formée des amplificateurs de commande 91.
L'unité de microprocesseur 44 est fixée sur le quatrième des bras 13. Il est à noter que l'unité de microproc~c-e~ur 44 peut également être montée à l'extérieur du moteur-roue parce qu'elle ne génère pas un courant élevé. Le moteur-roue comprend en outre deux bus de distribution et d'alimentation circulajires 48 br~nch~fi au bras 41a, 41b, 41c du convertisseur et à l'unité de microproc~C~^~r 44, ainsi le courant continu amené par les conducteurs peut être distribué au bras 41a, 41b, 41c du convertisseur, et à
l'unité de microprocesseur 44 au moyen du bus 48. Veuillez noter que le convertisseur peut être un convertisseur courant continu/courant alternatif où un courant électrique alternatif de haut voltage est amené par les conducteurs.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 12, 13, 14 et 15, on peut voir que l'arbre 2 est muni d'un moyen de branchement à sa première extrémité par lequel le moteur-roue peut être branché ~ un membre de support. Ce membre de support est une bielle articulée 50. Ce moyen de branchement est fait d'un membre annulaire 52 ayant une bordure externe munie de façon régulière d'encoches 54 alternant avec des parties en saillies 56 de façon à ce que le membre annulaire 52 puisse être engagé et verrouillé avec une partie complémentaire 53 de la bielle articulée 50.
Les parties en saillie de la bordure externe ont une largeur ~ui varie dans la direction circonférentielle.
La partie complémentaire de la bielle articulée 50 a également une section annulaire 58 ayant un diamètre suffisant pour que la section annulaire 58 puisse être glissée sur la bordure externe de l'arbre 2. La section annulaire 58 a des encoches 60 et des parties en saillie 62 de forme complémentaire qui sont adaptées pour coopérer avec des parties en saillie 56 et les encoches 54 correspondantes WO95/16300 PCT/CA93/00523 ~
~1 612~7 de la bordure externe du membre annulaire 52. Les parties en saillie 62 de la seetion annulaire 58 ont une largeur qui varie dans la direetion eireonférentielle de faQon à ce que la seetion annulaire 58 puisse glisser sur la bordure externe et tourner par rapport à ladite bordure externe pour être coinc~e dans une position assemblée. ~galement, une el~
66 est prévue, elle a des langues 68 qui peuvent etre insérées dans des cavités 55 ~ui sont produites lors~ue la seetion annulaire 58 est tournée par rapport à la bordure externe de l'arbre 2 pour verrouiller l'arbre 2 par rapport à la bielle artieulée 50. Des trous 63 sont prévus pour fixer un frein à disque (montré sur les Figures 16 et 17).
La bielle artieulée 50 est munie d'une fente interne allongée 70 ayant une première extrémité adjaeente à la seetion annulaire 58 et une ~econ~e extrémité éloignée de ladite section annulaire 58, ainsi les condueteurs 4 peuvent etre amenés à l'arbre 2 le long de ladite fente allongée 70. La elé 66 a une seetion allongée 72 munie d'une eavité interne allongée, la seetion allongée 72 étant apte à eoopérer avec la fente interne 70 de la bielle 50 le long d'une partie de sa longueur pour protéger les eonducteurs 4.
La partie de la fente 70 qui n'est pas protégée par la seetion allongée 72, est munie d'un élément de proteetion (non montré) pour couvrir les conducteurs 4. Il est à noter que la bordure inférieure des langues 68 est l~égèrement en biais de fa~on à faeiliter la pénétration et le verrouillage des langues 68 dans les eavités 55. Les trous 65 sont prévus pour fixer la clé 66 sur l'arbre 2. Les trous filetés 67 sont prévus pour faciliter l'enlèvement de la elé 66.
WO95/16300 ~ ~ 'L23~ PCT/CA93/00523 pour tourner l'arbre 2.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 1, 18 et 25, un moyen de mesure pour mesurer la vitesse de rotation et la position du rotor 10 par rapport
~ ln des brevets mentionnés ci-dessus ne montre les moyens n~c~c~;res pour permettre un échange efficace de chaleur à travers le boitier du rotor d'un moteur-roue.
Un des objectifs de la présente invention est de proposer un moteur-roue qui est muni de moyens pour refroidir ledit moteur-roue lorsque celui-ci est en opération.
RR.~UM~ nR L'INV~NTION
La présente invention vise un moteur-roue électrique comprenant:
- un arbre creux ayant une extrémité munie d'une première ouverture, et une seconde extrémité munie d'une seconde ouverture, ladite première ouverture pouvant recevoir des conducteurs de l'extérieur dudit moteur-roue;
- un stator coaxial avec ledit arbre et fixé audit arbre, ledit stator étant muni de bobinages, ledit stator comprenant une partie centrale fixée audit arbre, un support muni d'ouvertures et s'éte~nt radialement à partir de ladite partie centrale, et une pièce polaire périphérique et circulaire, sur laquelle sont enroulés lesdits bobinages, ladite pièce polaire étant fix~e à des extrémités périphériques dudit support; et - un rotor coaxial avec ledit stator et monté de facon à pouvoir tourner autour dudit stator, ledit rotor comprenant un boîtier ayant une paroi cylindrique ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique entourant ledit stator et séparé dudit stator par un entrefer, ledit boitier comprenant une paroi interne disposée sur un coté de ladite paroi cylindrique, et une paroi externe disposée sur l'autre wos5/16300 PCT/CA93/00523 ~
~ G 1237 côté de ladite paroi cylindrique, ledit arbre se prolongeant à travers une partie centrale de ladite paroi interne, ladite paroi externe dudit boitier comprenant des sections convexes et concaves qui sont disposées en alternance le long d'une direction circonférentielle de ladite paroi extérieure, de telle manière que lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit boitier par lesdites sections convexes et une circulation d'air est produite le long de parties externes desdites sections concaves de façon à permettre un échange de chaleur efficace à travers ladite paroi externe.
RR~V~ n~RTPTTON n~ n~.~.~T~S
La Figure 1 est une vue de côté partiellement en coupe d'un mode de réalisation du présent moteur-roue électrique, en combinaison avec une jante, un pneu et une bielle articulée;
La Figure 2 est une vue de face, partiellement en coupe du rotor et du stator du moteur-roue électrique montrés à la Figure 1, incluant des détails de réalisation de la partie centrale;
La Figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la Figure 3;
La Figure 5 est une vue de face d'une partie du moteur-roue électrique montré à la Figure 1;
La Figure 6 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 7 est une vue en coupe le long de la ligne 7-7 de la Figure 5;
La Figure 8 est une vue de face de la jante avec le pneu montrés à la figure 1;
~ WO9S/16300 2 ~ 6 ~ ~ 3 7 PCT/CAg3/00523 La Figure g est une vue en coupe le long de la ligne 9-9 de la Figure 8;
La Figure 10 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 9;
La Figure 11 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 9;
La Figure 12 est une vue agrandie d'une partie de la Figure l;
La Figure 13 est une vue de derrière des éléments qui sont montrés à la Figure 12;
La Figure 14 est une vue de derrière de la bielle articulée montrée à la Figure 1, partiellement en coupe;
La Figure 15 est une vue de derrière d'un élément de la Figure 1 sur lequel la bielle articulée est reliée;
La Figure 16 est une vue de dessus partiellement en coupe de la partie arrière du moteur-roue électrique montré à la Figure l;
La Figure 17 est une vue de derrière de la bielle articulée en combinaison avec un frein à disque;
La Figure 18 est un diagramme bloc schématique d'un système de conversion électrique selon la pr~sente invention;
La Figure 19 est une vue de c~té partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue ~lectrique selon la présente invention;
La Figure 20 est une vue de côté partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue électrique selon la présente invention;
La Figure 21 est un diagramme-bloc schématique d'un autre mode de réalisation du moyen de conversion électrique selon la présente invention;
La Figure 22 est une vue de côté partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation du moteur-roue électrique selon la présente invention;
wo 95/16300 ~ ~ 6 ~ 2 3 7 PCT/CA93/00523 ~
La Figure 23 est une vue de face partiellement en coupe du stator et du rotor du moteur-roue électrigue montrés à la Figure 22;
La Figure 24 est une autre vue de côté, partiellement en coupe du mode de réalisation du moteur-roue électrique montré ~ la Figure l; et La Figure 25 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 1.
10 nR~ pTToN Dli~l'ATT.T.T~h~ DT~ DESSINS
Dans les différentes figures des dessins, les éléments correspondants sont identifiés par les mêmes indices numériques.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1 et 2, on montre respectivement une vue de côté partiellement en coupe d'un mode de réalisation du moteur-roue électrique, en combin~;~on avec une jante 28, un pneu 32 et une bielle articulée 50; et une vue de face partiellement en coupe du rotor 10 et du stator 6 du moteur-roue électrique montré à
la Figure 1. Le moteur-roue électrique comprend un arbre creux 2 ayant une première ouverture à une de ses extrémités et une seconde ouverture. La première ouverture re,coit des conducteurs 4 de l'extérieur du moteur-roue. Le stator 6 est coaxial avec l'arbre 2 et fixé à celui-ci, le stator 6 étant muni de parties creuses 11 et de bobinages 8.
Dans la Figure 2, seulement quelques sections de bobinage sont indiquées par le No. 8, mais on doit comprendre qu'il y a des bobinages tout autour du stator 6.
Le stator 6 est fixé à l'arbre 2 mais peut être enlevé de celui-ci lorsque le moteur-roue n'est pas en opération.
Le rotor 10 ,est coaxial avec le stator 6 et est monté pour pouvoir tourner autour du stator 6. Le stator 6 comprend des ouvertures formant les parties creuses 11 entre ssll63oo ~ l 61~ 3 7 PCT/CA93100523 les bras 13 pour réduire son poids. Le moteur-roue est aussi muni d'un système de conversion pour convertir un courant électrique d'entrée en un courant éle~trique alternatif et variable. Le système de conversion 12 comprend une unité de microprocesseur 44, un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une électronique de puissance 14, monté à
l'intérieur des parties creuses 11, des bornes d'entrée 15 pour recevoir le courant électrique d'entrée amené au moyen de co~ cteurs 4 et des bornes de sortie 16 pour générer le courant électrique alternatif et variable. On doit comprendre que le système de conversion peut être réversible, de telle manière que le moteur électrique puisse être utilisé comme un générateur. La fréquence du courant électrique alternatif et variable est repréæentative d'une vitesse de rotation désirée du rotor 10, l'angle de phase du courant électrique alternatif et variable détermine si le moteur-roue fonctionnera comme un moteur ou comme un générateur et l'amplitude du courant alternatif et variable est représentative du couple désiré.
L'utilisateur du présent moteur-roue peut utiliser des co~lcteurs de diamètre relativement petit pour amener une puissance électrique à l'intérieur du moteur-roue si une telle pll;cc~nc~ est produite ~ partir d'un haut voltage parce que l'électronique de pll;cc~c~ 14 est à l'intérieur du moteur-roue. Une telle électronique de puissance 14 convertira le signal d'entrée à haut voltage et bas courant en un signal à courant élevé pour alimenter les bobinages 8 du stator en courant alternatif et variable. ~tant donné que l'électronique de puissance 14 est déjà à l'intérieur du moteur-roue, des conducteurs de large diamètre requis pour amener le courant électrique du système de conversion 12 aux bobinages 8 du stator seront relativement courts. Bien sur, l'électronique de puissance 14 comprend des condensateurs, des transistors, des diodes et autres composantes telles que wos5ll63oo PCT/CA93/00523~
connues par l'homme de l'art.
Pour réduire le poids ou le diamètre des conducteurs électriques, un voltage d'alimentation élevé
peut être utilisé selon la relation suivante:
P = IV, où P est la pll;æ~nce, I eæt le courant et V est le voltage.
Si V augmente, alors I est réduit. A basse vitesse, la p~lisc~nce est basse, ceci implique que le courant qui alimente le converti~F~llr est également bas puisque le voltage est constant. Mais, si un couple élevé est requis, le courant qui alimente les bobinages du stator doit aussi être élevé. Le montage de l'électronique de puissance du convertisseur à l'intérieur du boftier permet de choisir des conducteurs d'alimentation électriques par rapport à une puissance de moteur désirée tout en permettant un couple élevé à basse vitesse. De plus, le convertisseur permet d'adapter l'impé~nce du moteur par rapport à celle de la source d'alimentation en voltage élevé.
Le stator 6 comprend une partie centrale attachée à l'arbre 2, des bras 13 s'éte~nt radicalement à partir de la partie centrale, et une pièce polaire circulaire et périphérique incluant des lames de métal 27 sur laquelle des bobinages 8 sont enroulés. La pièce polaire est fixée aux extrémités périphériques des bras 13.
Le rotor lO comprend un boîtier ayant une paroi cylindrique 17 ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique 26 entourant le stator et séparé de celui-ci par un entrefer. ~tant donné que l'entrefer est relativement petit, il ne peut pas être vu sur les figures 1 et 2 mais, sa localisation est indiquée sur la Figure 25 au moyen de R1 Le bo~tier comprend une paroi interne 18 dispos~e sur un côté de la paroi cylindrique 17, et une autre paroi 20 disposée sur l'autre côté de la paroi cylindrique 17.
L'arbre 2 se prolonge à travers une partie centrale de la ~ woss/16300 21 ~ ~ ~ 3 7 PCT/CA93/00523 paroi interne 18.
Le bo~tier qui fait partie du rotor 10 enferme de façon étanche l'arbre 2, le stator 6 et le syst~me de conversion 12. Un joint étanche 123 est prévu. Le moteur-roue comprend un premier roulement à billes 22 relié ~ laparoi interne 18, et un second roulement à billes 24 reli~
à la paroi externe 20. Les roulements à billes 22 et 24 sont respectivement mont~s de part et d'autre de l'arbre 2 de facon à ce que le rotor 10 puisse tourner par rapport au stator 6 au moyen des roulements à billes 22 et 24. Un boulon fileté 23 est prévu pour fixer le stator 6 par rapport ~ l'arbre 2. Un anneau d'arrêt 21 est également pr~vu. Un anneau de compression 127 est prévu pour fixer le roulement à billes 22.
Le stator 6 a besoin d'au moins deux bras disposés entre les ouvertures pour supporter la pièce polaire du stator 6. Aussi, le support peut comprendre trois bras également espacés, s'étendant radialement jusqu'aux extrémités périphériques du stator 6. Dans la Figure 2, on peut voir que le stator 6 comprend quatre bras 13 également espacés. Dans le mode de réalisation montré dans ces Figures 1 et 2, le moyen magnétique du rotor 6 comprend une série d'aimants permanentæ 26. Dans la Figure 2, seulement quelques aimants sont identifiés par le numéro 26, mais on doit comprendre que ces aimants 26 sont prévus tout autour du stator 6. Le stator 6 est fait en partie d'un matériau de poids léger pouvant conduire la chaleur. De préférence, ce matériau est un alliage d'aluminium. Le moteur-roue comprend en outre une jante 28 fixée autour d'une surface externe du boîtier, et une bande 30 faite d'un élastom~re et montée entre la jante 28 et le bo~tier. La jante 28 est adaptée pour recevoir le pneu 32. La jante 28 est à fond plat. Les aimants 26 sont faits de préférence de néodyme, de fer et de bore. La bande 30 empêche une pénétration d'eau ou de WO 95/16300 , PCT/CA93/00523~
21~l~37 poussière entre le boitier et la jante 28 pour éviter le débalancement de la roue.
Les extrémités périphériques des bras 13 sont fixées sur la pièce polaire du stator 6 au moyen d'un membre circulaire 34 qui fait partie intégrante des extrémités périphériques des bras 13. Le membre circulaire 34 a sa surface externe munie d'encoches 36. La pièce polaire du stator 6 a une surface interne munie de langues saillantes 37 de forme complémentaire qui sont aptes à coopérer avec les ~ncoGhes 36 pour fixer la pièce polaire du stator 6 sur le membre circulaire 34. Le membre circulaire 34 a une surface interne munie de parties en saillies 38, ainsi un échange efficace de chaleur peut être obtenu au moyen des parties en saillies 38 lorsqu'une circulation d'air est produite à l'intérieur du boîtier. Seulement quelques parties en saillie sont indiquées par le numéro 38 de façon a ne pas surcharger la Figure 2. Le support du stator 6 et le membre circulaire 34 sont faits d'un alliage d'aluminium ~n~is que la pièce polaire du stator 6 est faite d'acier.
Il est à noter que les extrémités de la croix formée par les bras 13 du stator 6 sont alignées avec les encoches 36 pour des raisons mécaniques. Ainsi, les parties en saillie 38 qui sont dispos~es le long du membre circulaire 34 sont, par rapport à leur dimension longitudinale, de préf~rence déphasées par rapport à l'arbre du moteur-roue, le long de la direction circonférentielle du membre 34 de facon à le renforcer mécaniquement.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 2 et 25, l'entrefer est positionné à une distance prédéterminée R1 à
partir de l'axe central 3 de l'arbre 2. La jante 28 a une surface 29 pour recevoir le pneu 32 qui est positionné à une distance prédéterminée R2 de l'axe central 3 de l'arbre 2.
Rl/R2 doit être substantiellement compris entre 0.65 et 0.91 pour obtenir un moteur-roue efficace. Plus haut est le ratio ~G~7 Rl/R2, meilleure est l'efficacité du moteur-roue. Mais, comme il y a des limitations physiques, le moteur-roue montré dans les Figures l, 2 et 25 a substantiellement un ratio R1/R2 de 0.91.
S Pour un moteur avec un entrefer radial, le couple T est proportionnel à L Rl2 IB~ 0~ L est la largeur du pôle, R1 est le rayon de l'entrefer et IB est le courant de bobinage. Pour la conception du présent moteur-roue, la largeur L de la pièce polaire a été maximisée. En ayant plusieurs pôles, le poids de la pièce polaire du circuit magnétique peut être réduit pour ainsi réduire le poids du rotor et le moment d'inertie du rotor, pour ainsi permettre la présence d'une cavité pour le montage d'un moyen de freinage. Le présent moteur-roue augmente le couple T en lS ayant une pièce polaire large et en ayant un ratio élevé de Rl/R2 où la limite théorique qui ne peut pas être atteinte est l. Le présent moteur-roue fournit également une p~ sAnce élevée parce que P = T ~ qui est proportionnel à L Rl2 I ~, où ~ est la fréquence angulaire du rotor.
Le présent moteur-roue comprend un stator en forme de croix pour réduire le poids du moteur-roue, pour permettre un refroidissement des bobinages, et pour permettre un espace dans les parties creuses ll qui fourniront un espace pour monter le système de conversion. Le stator en forme de croix supporte le système de conversion et est utilisé comme un élément de refroidissement.
Le moteur-roue a de préférence trente-deux pôles.
Ce moteur-roue peut fonctionner avec seize pôles mais il est préférable d'avoir un nombre élevé de pôles pour réduire le poids du moteur-roue. Les conducteurs 4 sont de préférence faits d'un câble coaxial incluant une fibre optique. Ce câble coaxial prévient l'émission de radiations.
Dans la description qui va suivre, les mêmes numéros de référence se rapportent à des éléments semblables à travers le jeu de dessins.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 2 et 18, le système de conversion comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une entrée 40 pour recevoir un courant continu des bornes d'entrée 15, et trois sorties 42 pour générer trois courants de phase alternatifs dans les bornes de sortie 16. Les courants alternatifs ne sont pas nécessairement trois courants de phase, des courants polyphasés peuvent ~galement être utilisés. Le système de conversion comprend aussi une unité de microproc~s-c~llr 44 branchée aux bras 41a, 41b, 41c du convertisseur pour contrôler son opération. L'unité de microprocesseur peut être localisée à l'extérieur du moteur-roue. Le système de conversion montré à la Figure 18 peut être utilisé lorsque le rotor n'a pas à être alimenté avec un courant électrique.
Comme on peut le voir à la Figure 2, le stator 6 est en forme de croix et a quatre bras 13. Le convertisseur comprend trois bras 41a, 41b et 41c qui génèrent respectivement les trois courants de phase alternatifs, les bras 41a, 41b et 41c étant fixés respectivement à trois des quatre bras 13 du stator 6. Ces trois bras 41a, 41b et 41c font partie de l'électronique de puissance 14 montrée à la Figure 2.
L'électronique de p~ ce montrée à la Figure 2 comprend les bras 41a, 41b, 41c du convertisseur montrés à
la figure 18 mais comprend également le condensateur 43 montré à la Figure 18. Dans cette Figure 18, seulement un condensateur 43 est montré pour simplifier cette figure 18, mais dans le mode de réalisation montré à la Figure 2, le condensateur 43 est distribué en trois condensateurs disposés respectivement sur trois des quatre bras 13 montrés à la Figure 2. Il n'est pas essentiels que les amplificateurs de commande 91 soient à l'intérieur du boitier. Chacun des bras 41a, 41b, 41c du convertisseur W095/16300 ~ PCT/CA93/00523 comprend une section de commutation et une section de commande qui est formée des amplificateurs de commande 91.
L'unité de microprocesseur 44 est fixée sur le quatrième des bras 13. Il est à noter que l'unité de microproc~c-e~ur 44 peut également être montée à l'extérieur du moteur-roue parce qu'elle ne génère pas un courant élevé. Le moteur-roue comprend en outre deux bus de distribution et d'alimentation circulajires 48 br~nch~fi au bras 41a, 41b, 41c du convertisseur et à l'unité de microproc~C~^~r 44, ainsi le courant continu amené par les conducteurs peut être distribué au bras 41a, 41b, 41c du convertisseur, et à
l'unité de microprocesseur 44 au moyen du bus 48. Veuillez noter que le convertisseur peut être un convertisseur courant continu/courant alternatif où un courant électrique alternatif de haut voltage est amené par les conducteurs.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 12, 13, 14 et 15, on peut voir que l'arbre 2 est muni d'un moyen de branchement à sa première extrémité par lequel le moteur-roue peut être branché ~ un membre de support. Ce membre de support est une bielle articulée 50. Ce moyen de branchement est fait d'un membre annulaire 52 ayant une bordure externe munie de façon régulière d'encoches 54 alternant avec des parties en saillies 56 de façon à ce que le membre annulaire 52 puisse être engagé et verrouillé avec une partie complémentaire 53 de la bielle articulée 50.
Les parties en saillie de la bordure externe ont une largeur ~ui varie dans la direction circonférentielle.
La partie complémentaire de la bielle articulée 50 a également une section annulaire 58 ayant un diamètre suffisant pour que la section annulaire 58 puisse être glissée sur la bordure externe de l'arbre 2. La section annulaire 58 a des encoches 60 et des parties en saillie 62 de forme complémentaire qui sont adaptées pour coopérer avec des parties en saillie 56 et les encoches 54 correspondantes WO95/16300 PCT/CA93/00523 ~
~1 612~7 de la bordure externe du membre annulaire 52. Les parties en saillie 62 de la seetion annulaire 58 ont une largeur qui varie dans la direetion eireonférentielle de faQon à ce que la seetion annulaire 58 puisse glisser sur la bordure externe et tourner par rapport à ladite bordure externe pour être coinc~e dans une position assemblée. ~galement, une el~
66 est prévue, elle a des langues 68 qui peuvent etre insérées dans des cavités 55 ~ui sont produites lors~ue la seetion annulaire 58 est tournée par rapport à la bordure externe de l'arbre 2 pour verrouiller l'arbre 2 par rapport à la bielle artieulée 50. Des trous 63 sont prévus pour fixer un frein à disque (montré sur les Figures 16 et 17).
La bielle artieulée 50 est munie d'une fente interne allongée 70 ayant une première extrémité adjaeente à la seetion annulaire 58 et une ~econ~e extrémité éloignée de ladite section annulaire 58, ainsi les condueteurs 4 peuvent etre amenés à l'arbre 2 le long de ladite fente allongée 70. La elé 66 a une seetion allongée 72 munie d'une eavité interne allongée, la seetion allongée 72 étant apte à eoopérer avec la fente interne 70 de la bielle 50 le long d'une partie de sa longueur pour protéger les eonducteurs 4.
La partie de la fente 70 qui n'est pas protégée par la seetion allongée 72, est munie d'un élément de proteetion (non montré) pour couvrir les conducteurs 4. Il est à noter que la bordure inférieure des langues 68 est l~égèrement en biais de fa~on à faeiliter la pénétration et le verrouillage des langues 68 dans les eavités 55. Les trous 65 sont prévus pour fixer la clé 66 sur l'arbre 2. Les trous filetés 67 sont prévus pour faciliter l'enlèvement de la elé 66.
WO95/16300 ~ ~ 'L23~ PCT/CA93/00523 pour tourner l'arbre 2.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 1, 18 et 25, un moyen de mesure pour mesurer la vitesse de rotation et la position du rotor 10 par rapport
5 au stator 6 est prévu, ce moyen comprend une fibre optique ayant une première extrémité brAnchP~ ~ l'unit~ de mi~Lup~ocefi~ r 44, et une seconde extrémité positionn~e pour être adjacente au rotor lO. Le moyen de mesure comprend également un réflecteur de lumière circulaire 82 monté sur le rotor 10 de telle manière que lorsque ledit rotor 10 tourne, le réflecteur passe devant la seconde extrémité de la fibre 80, ainsi la vitesse de rotation et la position du rotor 10 par rapport au stator 6 peuvent être calculées au moyen de l'unité de microprocesseur 44. Il est à noter que 15 le réflecteur circulaire 82 est fait d'une série de réflecteurs ayant différentes caractéristiques de réflection de façon à ce que la position du rotor 10 par rapport au stator 6 puisse être déterminée en tout temps. La fibre optique 80 se compose d'au moins une fibre.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement à
la Figure 18, la fibre 80 et le réflecteur 82 forment un encodeur qui est branché à un décodeur de position 83 de l'unité de microprocesseur 44. Le décodeur de position 83 comprend un coupleur optique, une source de lumière, un 25 photo-détecteur et d'autres composantes électroniques.
L'unité de microprocesseur 44 comprend également un contrôleur 85 ayant une entrée 87 pour détecter les courants dans les bobinages 8 du stator et une sortie 89 pour déclencher les bras 41a, 41b, 41c du convertisseur au moyen des amplificateurs de commande 91. L'unité de microprocesseur 44 est également munie d'une interface de communication 93 pour la relier à un autre dispositif intelligent. Il n'est pas nécessaire que les amplificateurs de commande 91 soient à l'intérieur du boitier.
WO 95/16300 PCI'ICA93/00523~
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 16 et 17, on peut voir que la paroi interne 18 du boitier a une surface externe de forme concave pour produire, lorsque le rotor 10 tourne, une circulation d'air vers la périphérie de la paroi interne 18. La surface externe est munie d'une série de lames allongées et parallèles 90 s'étendant dans la direction de l'arbre 2. Les lames ont leurs extrémités libres qui définissent un espace 92 dans lequel une partie d'un moyen de freinage 94 peut être montée, ainsi un ~change efficace de chaleur peut être obtenu à travers la paroi interne 18 et le moyen de freinage 94 peut être refroidi par la circulation d'air produite le long de la paroi interne 18.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 16 et 17, on peut voir que le moyen de freinage 94 est un frein à disque ayant un disque 96 boulonné sur la paroi interne 18. Comme il est connu dans l'art, ce disque de freinage comprend un étrier 98 apte à coopérer avec le disque 96. Montré d'une facon schématique, on peut voir le joint d'articulation à rotule 100 et le bras de direction 102 du système de direction. Chacune des lames 90 est munie de cavités filetés 104 servant à monter un frein à tambour à la place du frein à disque 94. Des boulons 95 sont prévus pour fixer le frein à disque sur la paroi interne 18.
On peut voir des attaches 106 pour fixer le frein à disque 94 sur la bielle 50. On peut voir également des boulons 108 pour supporter l'étrier, et des pistons 110 aptes à coopérer avec des coussinets 99. A partir des Figures 1, 16 et 17 on peut voir que le joint d'articulation a rotule du système de direction est ~c~hlement près de l'arbre 2 de façon ~ ce que l'angle alpha entre l'axe de rotation du moteur-roue et l'axe déterminé par la bielle 50 et le joint d'articulation à rotule 100 est avantageux. Il est à noter que la géométrie de la paroi interne 18 permet WO95/16300 ~.~ G ~ 2 37 PCT/CAs3/oos23 cette position avantageuse du joint d'articulation à rotule 100 par rapport au moteur-roue.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 5, 6 et 7, la paroi externe du boitier comprend des sections convexes et concaves 112 et 114 qui alternent le long de sa direction circonférentielle, de telle manière que, lorsque le rotor tourne, une circulation d'air est produite à
l'intérieur du boitier au moyen de la section convexe 112 tel qu'indiqué par les flèches 116, et une circulation d'air est produite le long des parties externes de la section concave 114 tel qu'indiqué par les flèches 118, ainsi un ~ch~ge efficace de chaleur peut être obtenu à travers la paroi externe. Il est à noter que la Figure 6 est une vue de côté partiellement en coupe de la Figure 5. Des ouvertures avec bouchon 113 sont prévues pour permettre un accès à
l'intérieur du boitier. Des boulons 115 sont prévus pour ~ixer la jante 28.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 3 et 4, le moteur-roue comprend en outre un moyen pour Acc~hPr incluant un tuyau à air 120 ayant une extrémité disposée à
l'intérieur du boitier, une chambre 122 disposée à
l'extrémité externe du tuyau 120 et un matériau de dessiccation (non montré) disposé à l'intérieur de la chambre 122, ainsi lorsque le rotor 10 tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur du tuyau 120 et à travers la chambre 122 pour assécher l'air à l'intérieur du boitier. La chambre 122 est annulaire, allongée et disposée à l'intérieur de l'arbre creux 2. La chambre 122 est ouverte à chacune de ses extrémités. L'ouverture de l'arbre qui est adjacente a la bielle articulée 150 est étanche à l'air. On peut voir sur la Figure 1 qu'une extrémité du tuyau 120 est adjacente à la partie périphérique du stator 6, le tuyau 120 est monté entre la paroi externe 20 et le stator 6 jusqu'à ce qu'il atteigne Wo95/16300 PCT/CA93/OOS23 ~
l'ouverture de l'arbre 2, alors il est disposé le long de la chambre 122 de telle manière que son autre extrémité 124 soit placée à une extrémité de la chambre tel que montré aux Figures 3 et 4. L'extr~mité 124 du tuyau 120 est disposée entre l'extrémité é~nch~ à l'air de l'arbre creux et la chambre 122 de façon à ce que l'air circulant ~ travers le tuyau 120 doive aller à travers la chambre où il est asséché.
Les conducteurs 4 ont dans leur partie centrale une fibre optique 126, un premier conducteur électrique 128 et un second conducteur électrique 130 séparé du premier conducteur par un matériau isolant 132. Les conducteurs 4 sont protégés par une gaine externe 134.
Si on se réfère maintenant aux Figures 8, 9, 10 et 11, on peut voir un pneu 32 qui est fixé à la jante 28 d'une manière permanente lors de l'assemblage du moteur-roue. Le moteur-roue est muni d'une jante à fond plat 28, d'une première bride de côté 142 qui peut être soudée sur la jante 28, et d'une seconde bride de côté 144, qui est fixée sur la jante 28 au moyen de boulons 146 et d'un membre en forme de L 148 soudé sur la jante 28. La relation entre la jante 28, un des boulons 146 et le membre en forme de L 148, peut être vue plus facilement à la Figure 10. Le pneu 32 peut être gonflé au moyen d'une valve 150 qui permet un accès à
l'intérieur du pneu 32. Cette valve 150 peut être vue de façon plus détaillée à la Figure 11.
~ tant donné que la jante 28 est à fond plat, le pneu 32 ne peut pas être enlevé de la jante 28. Avec un tel moteur-roue, lorsque le pneu est usé, la jante 28 et le pneu doivent être remplacés.
Si on se réfère maintenant à la Figure 19, on peut voir un moteur-roue semblable à celui montré à la Figure 1, dans lequel le moyen pour assécher est différent. Ce moyen pour assécher comprend un tuyau à air 120 ayant une WO 9S/16300 ~ 2 ~ 7 PCT/CA93/00523 .
extrémité disposée à l'intérieur du bo~tier, et une chambre 121 munie d'un ballon gonflable 123 monté dans un boitier 127, disposé à l'autre extrémité 125 du tuyau 120. Un matériau de dessiccation est disposé à l'intérieur de la chambre 121, ainsi, lorsque la température ou la pression atmosphérique changent, une circulation d'air est produite à l'intérieur du tuyau 120 et à travers la chambre 121 pour assécher l'intérieur du bo~tier. Comme on peut le voir, la chambre 121 est disposée à l'extérieur du moteur-roue.
L'ouverture de l'arbre 2 qui est adjacent à la bielle articulée 50 est étanche à l'air. Le tuyau 120 est utilisé
comme une sortie et comme une entrée pour la chambre 121.
Si on se réfère maintenant à la Figure 20, on peut voir un moteur-roue électrique dans lequel le rotor comprend un moyen magnétique incluant une pièce polaire faite de lames de métal sur laquelle est enroulée un bobinage 9, le stator est muni de balais 111 qui sont reliés à une sortie du système de conversion 12. Le rotor est muni d'une surface de contact conductrice disposée de facon à pouvoir coopérer avec les balais 111. La surface de contact est branchée au bobinage 9 du rotor 10.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 20 et 21, le système de conversion 12 comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant quatre bras 41a, 41b, 41c et 41d, une entrée pour recevoir un courant continu à partir des bornes d'entrée 40 et quatre sorties 45 et 43 pour générer un courant continu pour le bobinage 9 du rotor 10 et trois courants de phase alternatifs pour les bobinages 8 du stator 6. Le système de conversion comprend également une unité de microprocesseur 44 br~nché~ aux bras 41a, 41b, 41c et 41d, pour contrôler son opération. Le bobinage 9 et les lames du rotor 10 sur lesquelles le bobinage 9 est enroulé peuvent être remplacés par un anneau conducteur.
WO 95/16300 PCT/CA93100523~
~L~
Si on se réfère maintenant aux Figures 22 et 23, on peut voir un moteur-roue comportant un rotor à induction.
Le rotor comprend un moyen magnétique incluant une pièce polaire faite de lames de métal sur laquelle le bobinage 9 est enroulé, ainsi un courant électrique peut être induit dans le hoh;n~ge 9 du rotor au moyen d'un champ électromagnétique produit par le courant électrique in~ecté
dans les bobinages 8 du stator 6.
Le numéro de référence 8 dans la Figure 23, représente tous les bobinages qui sont disposés autour du stator même si seulement une partie des bobinages est indiquée. ~galement, le numéro de référence 9, dans la Figure 23, représente le bobinage qui est disposé tout autour du rotor. Le système de conversion 12 comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant trois bras 41a, 41b, 41c, une entrée pour recevoir un courant continu à partir des bornes d'entrée 15 qui sont branchées au bus 48 et trois sorties qui génèrent trois courants de phase alternatifs dans les bornes de sortie 16. ~galement, le système de conversion 12 comprend une unité de microproGQ~cellr 44 branchée au convertisseur pour contrôler son opération.
Comme on peut le voir à la Figure 23, le stator est en forme de croix et a quatre bras 13. Le convertisseur comprend une électroni~ue de puissance ~ui est faite en partie des trois bras du convertisseur qui génèrent respectivement les trois courants de phase alternatifs. Les bras de convertisseur sont fixés respectivement sur trois des quatre bras 13. Le moteur-roue comprend en outre deux bus d'alimentation et de distribution circulaires br~ché~
à l'électronique de pll;s~nce 14 et à l'unité de microprocesseur 44.
L'entrefer est positionné à une distance prédéterminée Rl de l'axe central 3 de l'arbre 2. La jante 28 _ wog5/16300 PCT/CAs3/00s23 a une surface pour recevoir le pneu 32 qui est positionné à
une distance prédéterminée R2 de l'axe central 3 de l'arbre 2. Le ratio Rl/R2 est de l'ordre de 0.65 à 0.80 dans le cas où le rotor est muni d'un bobinage. Plus haut est le ratio, meilleure est l'efficacité du moteur-roue. Dans le cas montré aux Figures 22 et 23, le ratio est de l'ordre de 0.80.
Si on se réfère maintenant à la Figure 24, on peut voir que le stator 6 est cylindrique et muni de fentes longitll~in~les et parallèles 200 pour recevoir les bobinages 8 du stator 6. De façon à ne pas surcharger la Figure 24, seulement quelques fentes ont été identifiées par le numéro 200. Les fentes sont courbées par rapport à l'axe longitll~in~l 3 de l'arbre 2 de façon à ce que chacune des fentes 200 ait son extrémité inférieure qui soit substantiellement alignée avec l'extrémité supérieure de la fente adjacente de façon à produire un couple régulier lorsque le moteur-roue est en opération.
Quoique la présente invention ait été décrite ci-dessus à titre de réalisations préférentielles, de tellesréalisations préférentielles peuvent, bien entendu, etre modifiées à volonté tout en demeurant à l'intérieur du champ défini par les revendications annexées sans changer ou altérer la nature ou l'étendu de la présente invention.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement à
la Figure 18, la fibre 80 et le réflecteur 82 forment un encodeur qui est branché à un décodeur de position 83 de l'unité de microprocesseur 44. Le décodeur de position 83 comprend un coupleur optique, une source de lumière, un 25 photo-détecteur et d'autres composantes électroniques.
L'unité de microprocesseur 44 comprend également un contrôleur 85 ayant une entrée 87 pour détecter les courants dans les bobinages 8 du stator et une sortie 89 pour déclencher les bras 41a, 41b, 41c du convertisseur au moyen des amplificateurs de commande 91. L'unité de microprocesseur 44 est également munie d'une interface de communication 93 pour la relier à un autre dispositif intelligent. Il n'est pas nécessaire que les amplificateurs de commande 91 soient à l'intérieur du boitier.
WO 95/16300 PCI'ICA93/00523~
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 16 et 17, on peut voir que la paroi interne 18 du boitier a une surface externe de forme concave pour produire, lorsque le rotor 10 tourne, une circulation d'air vers la périphérie de la paroi interne 18. La surface externe est munie d'une série de lames allongées et parallèles 90 s'étendant dans la direction de l'arbre 2. Les lames ont leurs extrémités libres qui définissent un espace 92 dans lequel une partie d'un moyen de freinage 94 peut être montée, ainsi un ~change efficace de chaleur peut être obtenu à travers la paroi interne 18 et le moyen de freinage 94 peut être refroidi par la circulation d'air produite le long de la paroi interne 18.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 16 et 17, on peut voir que le moyen de freinage 94 est un frein à disque ayant un disque 96 boulonné sur la paroi interne 18. Comme il est connu dans l'art, ce disque de freinage comprend un étrier 98 apte à coopérer avec le disque 96. Montré d'une facon schématique, on peut voir le joint d'articulation à rotule 100 et le bras de direction 102 du système de direction. Chacune des lames 90 est munie de cavités filetés 104 servant à monter un frein à tambour à la place du frein à disque 94. Des boulons 95 sont prévus pour fixer le frein à disque sur la paroi interne 18.
On peut voir des attaches 106 pour fixer le frein à disque 94 sur la bielle 50. On peut voir également des boulons 108 pour supporter l'étrier, et des pistons 110 aptes à coopérer avec des coussinets 99. A partir des Figures 1, 16 et 17 on peut voir que le joint d'articulation a rotule du système de direction est ~c~hlement près de l'arbre 2 de façon ~ ce que l'angle alpha entre l'axe de rotation du moteur-roue et l'axe déterminé par la bielle 50 et le joint d'articulation à rotule 100 est avantageux. Il est à noter que la géométrie de la paroi interne 18 permet WO95/16300 ~.~ G ~ 2 37 PCT/CAs3/oos23 cette position avantageuse du joint d'articulation à rotule 100 par rapport au moteur-roue.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 5, 6 et 7, la paroi externe du boitier comprend des sections convexes et concaves 112 et 114 qui alternent le long de sa direction circonférentielle, de telle manière que, lorsque le rotor tourne, une circulation d'air est produite à
l'intérieur du boitier au moyen de la section convexe 112 tel qu'indiqué par les flèches 116, et une circulation d'air est produite le long des parties externes de la section concave 114 tel qu'indiqué par les flèches 118, ainsi un ~ch~ge efficace de chaleur peut être obtenu à travers la paroi externe. Il est à noter que la Figure 6 est une vue de côté partiellement en coupe de la Figure 5. Des ouvertures avec bouchon 113 sont prévues pour permettre un accès à
l'intérieur du boitier. Des boulons 115 sont prévus pour ~ixer la jante 28.
Si on se réfère maintenant aux Figures 1, 3 et 4, le moteur-roue comprend en outre un moyen pour Acc~hPr incluant un tuyau à air 120 ayant une extrémité disposée à
l'intérieur du boitier, une chambre 122 disposée à
l'extrémité externe du tuyau 120 et un matériau de dessiccation (non montré) disposé à l'intérieur de la chambre 122, ainsi lorsque le rotor 10 tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur du tuyau 120 et à travers la chambre 122 pour assécher l'air à l'intérieur du boitier. La chambre 122 est annulaire, allongée et disposée à l'intérieur de l'arbre creux 2. La chambre 122 est ouverte à chacune de ses extrémités. L'ouverture de l'arbre qui est adjacente a la bielle articulée 150 est étanche à l'air. On peut voir sur la Figure 1 qu'une extrémité du tuyau 120 est adjacente à la partie périphérique du stator 6, le tuyau 120 est monté entre la paroi externe 20 et le stator 6 jusqu'à ce qu'il atteigne Wo95/16300 PCT/CA93/OOS23 ~
l'ouverture de l'arbre 2, alors il est disposé le long de la chambre 122 de telle manière que son autre extrémité 124 soit placée à une extrémité de la chambre tel que montré aux Figures 3 et 4. L'extr~mité 124 du tuyau 120 est disposée entre l'extrémité é~nch~ à l'air de l'arbre creux et la chambre 122 de façon à ce que l'air circulant ~ travers le tuyau 120 doive aller à travers la chambre où il est asséché.
Les conducteurs 4 ont dans leur partie centrale une fibre optique 126, un premier conducteur électrique 128 et un second conducteur électrique 130 séparé du premier conducteur par un matériau isolant 132. Les conducteurs 4 sont protégés par une gaine externe 134.
Si on se réfère maintenant aux Figures 8, 9, 10 et 11, on peut voir un pneu 32 qui est fixé à la jante 28 d'une manière permanente lors de l'assemblage du moteur-roue. Le moteur-roue est muni d'une jante à fond plat 28, d'une première bride de côté 142 qui peut être soudée sur la jante 28, et d'une seconde bride de côté 144, qui est fixée sur la jante 28 au moyen de boulons 146 et d'un membre en forme de L 148 soudé sur la jante 28. La relation entre la jante 28, un des boulons 146 et le membre en forme de L 148, peut être vue plus facilement à la Figure 10. Le pneu 32 peut être gonflé au moyen d'une valve 150 qui permet un accès à
l'intérieur du pneu 32. Cette valve 150 peut être vue de façon plus détaillée à la Figure 11.
~ tant donné que la jante 28 est à fond plat, le pneu 32 ne peut pas être enlevé de la jante 28. Avec un tel moteur-roue, lorsque le pneu est usé, la jante 28 et le pneu doivent être remplacés.
Si on se réfère maintenant à la Figure 19, on peut voir un moteur-roue semblable à celui montré à la Figure 1, dans lequel le moyen pour assécher est différent. Ce moyen pour assécher comprend un tuyau à air 120 ayant une WO 9S/16300 ~ 2 ~ 7 PCT/CA93/00523 .
extrémité disposée à l'intérieur du bo~tier, et une chambre 121 munie d'un ballon gonflable 123 monté dans un boitier 127, disposé à l'autre extrémité 125 du tuyau 120. Un matériau de dessiccation est disposé à l'intérieur de la chambre 121, ainsi, lorsque la température ou la pression atmosphérique changent, une circulation d'air est produite à l'intérieur du tuyau 120 et à travers la chambre 121 pour assécher l'intérieur du bo~tier. Comme on peut le voir, la chambre 121 est disposée à l'extérieur du moteur-roue.
L'ouverture de l'arbre 2 qui est adjacent à la bielle articulée 50 est étanche à l'air. Le tuyau 120 est utilisé
comme une sortie et comme une entrée pour la chambre 121.
Si on se réfère maintenant à la Figure 20, on peut voir un moteur-roue électrique dans lequel le rotor comprend un moyen magnétique incluant une pièce polaire faite de lames de métal sur laquelle est enroulée un bobinage 9, le stator est muni de balais 111 qui sont reliés à une sortie du système de conversion 12. Le rotor est muni d'une surface de contact conductrice disposée de facon à pouvoir coopérer avec les balais 111. La surface de contact est branchée au bobinage 9 du rotor 10.
Si on se réfère maintenant plus spécifiquement aux Figures 20 et 21, le système de conversion 12 comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant quatre bras 41a, 41b, 41c et 41d, une entrée pour recevoir un courant continu à partir des bornes d'entrée 40 et quatre sorties 45 et 43 pour générer un courant continu pour le bobinage 9 du rotor 10 et trois courants de phase alternatifs pour les bobinages 8 du stator 6. Le système de conversion comprend également une unité de microprocesseur 44 br~nché~ aux bras 41a, 41b, 41c et 41d, pour contrôler son opération. Le bobinage 9 et les lames du rotor 10 sur lesquelles le bobinage 9 est enroulé peuvent être remplacés par un anneau conducteur.
WO 95/16300 PCT/CA93100523~
~L~
Si on se réfère maintenant aux Figures 22 et 23, on peut voir un moteur-roue comportant un rotor à induction.
Le rotor comprend un moyen magnétique incluant une pièce polaire faite de lames de métal sur laquelle le bobinage 9 est enroulé, ainsi un courant électrique peut être induit dans le hoh;n~ge 9 du rotor au moyen d'un champ électromagnétique produit par le courant électrique in~ecté
dans les bobinages 8 du stator 6.
Le numéro de référence 8 dans la Figure 23, représente tous les bobinages qui sont disposés autour du stator même si seulement une partie des bobinages est indiquée. ~galement, le numéro de référence 9, dans la Figure 23, représente le bobinage qui est disposé tout autour du rotor. Le système de conversion 12 comprend un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant trois bras 41a, 41b, 41c, une entrée pour recevoir un courant continu à partir des bornes d'entrée 15 qui sont branchées au bus 48 et trois sorties qui génèrent trois courants de phase alternatifs dans les bornes de sortie 16. ~galement, le système de conversion 12 comprend une unité de microproGQ~cellr 44 branchée au convertisseur pour contrôler son opération.
Comme on peut le voir à la Figure 23, le stator est en forme de croix et a quatre bras 13. Le convertisseur comprend une électroni~ue de puissance ~ui est faite en partie des trois bras du convertisseur qui génèrent respectivement les trois courants de phase alternatifs. Les bras de convertisseur sont fixés respectivement sur trois des quatre bras 13. Le moteur-roue comprend en outre deux bus d'alimentation et de distribution circulaires br~ché~
à l'électronique de pll;s~nce 14 et à l'unité de microprocesseur 44.
L'entrefer est positionné à une distance prédéterminée Rl de l'axe central 3 de l'arbre 2. La jante 28 _ wog5/16300 PCT/CAs3/00s23 a une surface pour recevoir le pneu 32 qui est positionné à
une distance prédéterminée R2 de l'axe central 3 de l'arbre 2. Le ratio Rl/R2 est de l'ordre de 0.65 à 0.80 dans le cas où le rotor est muni d'un bobinage. Plus haut est le ratio, meilleure est l'efficacité du moteur-roue. Dans le cas montré aux Figures 22 et 23, le ratio est de l'ordre de 0.80.
Si on se réfère maintenant à la Figure 24, on peut voir que le stator 6 est cylindrique et muni de fentes longitll~in~les et parallèles 200 pour recevoir les bobinages 8 du stator 6. De façon à ne pas surcharger la Figure 24, seulement quelques fentes ont été identifiées par le numéro 200. Les fentes sont courbées par rapport à l'axe longitll~in~l 3 de l'arbre 2 de façon à ce que chacune des fentes 200 ait son extrémité inférieure qui soit substantiellement alignée avec l'extrémité supérieure de la fente adjacente de façon à produire un couple régulier lorsque le moteur-roue est en opération.
Quoique la présente invention ait été décrite ci-dessus à titre de réalisations préférentielles, de tellesréalisations préférentielles peuvent, bien entendu, etre modifiées à volonté tout en demeurant à l'intérieur du champ défini par les revendications annexées sans changer ou altérer la nature ou l'étendu de la présente invention.
Claims (20)
1. Moteur-roue électrique comprenant:
- un arbre creux ayant une extrémité munie d'une première ouverture, et une seconde extrémité munie d'une seconde ouverture, ladite première ouverture pouvant recevoir des conducteurs de l'extérieur dudit moteur-roue;
- un stator coaxial avec ledit arbre et fixé audit arbre, ledit stator étant muni de bobinages, ledit stator comprenant une partie centrale fixée audit arbre, un support muni d'ouvertures et s'étendant radialement à partir de ladite partie centrale, et une pièce polaire périphérique et circulaire, sur laquelle sont enroulés lesdits bobinages, ladite pièce polaire étant fixée à des extrémités périphériques dudit support; et - un rotor coaxial avec ledit stator et monté de façon à pouvoir tourner autour dudit stator, ledit rotor comprenant un boîtier ayant une paroi cylindrique ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique entourant ledit stator et séparé dudit stator par un entrefer, ledit boîtier comprenant une paroi interne disposée sur un côté de ladite paroi cylindrique, et une paroi externe disposée sur l'autre côté de ladite paroi cylindrique, ledit arbre se prolongeant à travers une partie centrale de ladite paroi interne, ladite paroi externe dudit boîtier comprenant des sections convexes et concaves qui sont disposées en alternance le long d'une direction circonférentielle de ladite paroi extérieure, de telle manière que lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit boîtier par lesdites sections convexes et une circulation d'air est produite le long de parties externes desdites sections concaves de façon à permettre un échange de chaleur efficace à travers ladite paroi externe.
- un arbre creux ayant une extrémité munie d'une première ouverture, et une seconde extrémité munie d'une seconde ouverture, ladite première ouverture pouvant recevoir des conducteurs de l'extérieur dudit moteur-roue;
- un stator coaxial avec ledit arbre et fixé audit arbre, ledit stator étant muni de bobinages, ledit stator comprenant une partie centrale fixée audit arbre, un support muni d'ouvertures et s'étendant radialement à partir de ladite partie centrale, et une pièce polaire périphérique et circulaire, sur laquelle sont enroulés lesdits bobinages, ladite pièce polaire étant fixée à des extrémités périphériques dudit support; et - un rotor coaxial avec ledit stator et monté de façon à pouvoir tourner autour dudit stator, ledit rotor comprenant un boîtier ayant une paroi cylindrique ayant une surface interne munie d'un moyen magnétique entourant ledit stator et séparé dudit stator par un entrefer, ledit boîtier comprenant une paroi interne disposée sur un côté de ladite paroi cylindrique, et une paroi externe disposée sur l'autre côté de ladite paroi cylindrique, ledit arbre se prolongeant à travers une partie centrale de ladite paroi interne, ladite paroi externe dudit boîtier comprenant des sections convexes et concaves qui sont disposées en alternance le long d'une direction circonférentielle de ladite paroi extérieure, de telle manière que lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit boîtier par lesdites sections convexes et une circulation d'air est produite le long de parties externes desdites sections concaves de façon à permettre un échange de chaleur efficace à travers ladite paroi externe.
2. Moteur-roue selon la revendication 1, comprenant un moyen de conversion pour convertir un courant électrique d'entrée en un courant électrique alternatif et variable, ledit moyen de conversion comprenant une électronique de puissance, des bornes d'entrée pour recevoir ledit courant électrique d'entrée et des bornes de sortie pour générer ledit courant électrique alternatif et variable aux bobinages du stator.
3. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel:
ladite pièce polaire périphérique est faite de lames de métal;
ledit stator est muni d'une partie creuse; et ladite électronique de puissance est fixée dans ladite partie creuse.
ladite pièce polaire périphérique est faite de lames de métal;
ledit stator est muni d'une partie creuse; et ladite électronique de puissance est fixée dans ladite partie creuse.
4. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel ledit boîtier enferme de façon étanche ledit arbre, ledit stator et ledit moyen de conversion.
5. Moteur-roue selon la revendication 2, comprenant un premier roulement à billes relié à ladite paroi interne, et un second roulement à billes relié à ladite paroi externe, lesdits roulements à billes étant montés respectivement de chaque côté dudit arbre de façon à ce que le rotor puisse tourner par rapport audit stator au moyen des roulements à
billes.
billes.
6. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel ledit support comprend au moins deux bras entre lesdites ouvertures.
7. Moteur-roue selon la revendication 6, dans lequel ledit support comprend au moins trois bras également espacés s'étendant radialement jusqu'aux extrémités périphériques dudit support.
8. Moteur-roue selon la revendication 7, dans lequel lesdits bras également espacés comprennent quatre bras également espacés.
9. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel ledit rotor comprend un moyen magnétique muni d'une série d'aimants permanents.
10. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel ledit stator comprend un matériau léger pouvant conduire la chaleur.
11. Moteur-roue selon la revendication 10, dans lequel ledit matériau est un alliage d'aluminium.
12. Moteur-roue selon la revendication 1, comprenant en outre une jante fixée autour d'une surface externe dudit boîtier, et une bande faite d'un élastomère, ladite bande étant montée entre ladite jante et ledit boîtier, ladite jante étant adaptée pour recevoir un pneu.
13. Moteur-roue selon la revendication 12, dans lequel ladite jante est plate.
14. Moteur-roue selon la revendication 9, dans lequel ledit moyen de conversion comprend:
- un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une entrée pour recevoir un courant continu desdites bornes d'entrée, et trois sorties pour générer trois courants alternatifs de phase dans lesdites bornes de sortie; et - une unité de microprocesseur branchée audit convertisseur pour contrôler son opération.
- un convertisseur courant continu/courant alternatif ayant une entrée pour recevoir un courant continu desdites bornes d'entrée, et trois sorties pour générer trois courants alternatifs de phase dans lesdites bornes de sortie; et - une unité de microprocesseur branchée audit convertisseur pour contrôler son opération.
15. Moteur-roue selon la revendication 14, dans lequel:
- ledit stator est en forme de croix et a quatre bras;
- ledit convertisseur est fait de trois unités de conversion qui génèrent respectivement lesdits trois courants alternatifs de phase, lesdites unités étant fixées respectivement sur trois desdits quatre bras; et - ladite unité de microprocesseur est fixée sur le quatrième desdits bras;
ledit moteur-roue comprenant en outre deux bus circulaires de distribution d'alimentation branchés auxdites unités de conversion et de microprocesseur, ainsi, en opération, ledit courant continu est distribué auxdites unités de conversion et de microprocesseur au moyen desdits bus.
- ledit stator est en forme de croix et a quatre bras;
- ledit convertisseur est fait de trois unités de conversion qui génèrent respectivement lesdits trois courants alternatifs de phase, lesdites unités étant fixées respectivement sur trois desdits quatre bras; et - ladite unité de microprocesseur est fixée sur le quatrième desdits bras;
ledit moteur-roue comprenant en outre deux bus circulaires de distribution d'alimentation branchés auxdites unités de conversion et de microprocesseur, ainsi, en opération, ledit courant continu est distribué auxdites unités de conversion et de microprocesseur au moyen desdits bus.
16. Moteur-roue selon la revendication 2, dans lequel lesdites extrémités périphériques dudit support sont fixées sur ladite pièce polaire dudit stator au moyen d'un membre circulaire qui est solidaire avec lesdites extrémités périphériques, ledit membre circulaire a une surface externe munie d'encoches, ladite pièce polaire circulaire dudit stator a une surface interne munie de langues saillantes aptes à coopérer avec lesdites encoches pour fixer ladite pièce polaire dudit stator sur ledit membre circulaire, ledit membre circulaire ayant une surface interne munie de parties en saillie, ainsi, en opération, un échange efficace de chaleur est obtenu au moyen desdites parties en saillie lorsqu'une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit boîtier.
17. Moteur-roue selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi interne dudit boîtier a une surface externe de forme concave pour produire, lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air vers la périphérie de ladite paroi interne, ladite surface externe étant munie d'une série de lames parallèles et allongées se prolongeant dans la direction dudit arbre, lesdites lames ayant leur surface libre définissant un espace dans lequel un moyen de freinage peut être monté, ainsi un échange de chaleur efficace peut être obtenu à travers ladite paroi interne, et ledit moyen de freinage peut être refroidi par la circulation d'air produite le long de la paroi interne.
18. Moteur-roue selon la revendication 2, comprenant en outre un moyen pour assécher incluant un tuyau d'air ayant une extrémité disposée à l'intérieur dudit boîtier, une chambre disposée à l'autre extrémité dudit tuyau, et un matériau dessiccatif disposé à l'intérieur de ladite chambre, ainsi, lorsque ledit rotor tourne, une circulation d'air est produite à l'intérieur dudit tuyau et à travers ladite chambre pour assécher l'intérieur dudit boîtier.
19. Moteur-roue selon la revendication 18, dans lequel:
- ladite chambre est une chambre annulaire allongée disposée à l'intérieur dudit arbre creux, ladite chambre étant ouverte à ses deux extrémités;
- ladite première ouverture dudit arbre est étanche; et - ladite autre extrémité dudit tuyau est disposée entre ladite première ouverture qui est étanche et ladite chambre de façon à ce que l'air qui sort de ladite autre extrémité
du tuyau circule dans ladite chambre.
- ladite chambre est une chambre annulaire allongée disposée à l'intérieur dudit arbre creux, ladite chambre étant ouverte à ses deux extrémités;
- ladite première ouverture dudit arbre est étanche; et - ladite autre extrémité dudit tuyau est disposée entre ladite première ouverture qui est étanche et ladite chambre de façon à ce que l'air qui sort de ladite autre extrémité
du tuyau circule dans ladite chambre.
20. Moteur-roue selon la revendication 18, dans lequel:
- ladite chambre est disposée à l'extérieur dudit moteur-roue, et - ladite première ouverture dudit arbre est étanche;
ainsi ledit tuyau est utilisé comme une sortie et comme une entrée de ladite chambre.
- ladite chambre est disposée à l'extérieur dudit moteur-roue, et - ladite première ouverture dudit arbre est étanche;
ainsi ledit tuyau est utilisé comme une sortie et comme une entrée de ladite chambre.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002161237A CA2161237A1 (fr) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | Moteur-roue electrique ayant un rotor muni d'un boitier permettant un echange efficace de chaleur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002161237A CA2161237A1 (fr) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | Moteur-roue electrique ayant un rotor muni d'un boitier permettant un echange efficace de chaleur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2161237A1 true CA2161237A1 (fr) | 1995-06-15 |
Family
ID=4156831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002161237A Abandoned CA2161237A1 (fr) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | Moteur-roue electrique ayant un rotor muni d'un boitier permettant un echange efficace de chaleur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2161237A1 (fr) |
-
1993
- 1993-12-06 CA CA002161237A patent/CA2161237A1/fr not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Dead |