DE102013224149A1 - Electric machine, in particular electric motor, and method for braking an electric machine - Google Patents

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Gunter Freitag
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Abstract

Erläutert wird unter anderem eine Elektromaschine (10, 100a, 400), insbesondere ein Elektromotor (10, 100a, 400), insbesondere für einen Radnabenantrieb, enthaltend: – einen ringförmigen Statorträger (12), – einen ringförmigen Rotorträger (14), der einen Innendurchmesser (D1) hat, der größer als ein Außendurchmesser (D2) des Statorträgers (12) ist und der an einer Drehachse (A) konzentrisch bzw. koaxial mit dem Statorträger (12) angeordnet ist, und – eine am Statorträger (12) und am Rotorträger (14) angeordnete Lamellenbremse (16), wobei eine erste Anzahl von Bremslamellen (70 bis 76) der Lamellenbremse (16) an einem Aufnahmeteil (21) des Statorträgers (12) angeordnet ist, und wobei der Aufnahmeteil (21) einstückig mit dem Statorträger (12) ausgebildet ist.Among other things, an electric machine (10, 100a, 400) is explained, in particular an electric motor (10, 100a, 400), in particular for a wheel hub drive, comprising: - an annular stator carrier (12), - an annular rotor carrier (14), the one Inner diameter (D1) which is larger than an outer diameter (D2) of the stator (12) and which is arranged on a rotational axis (A) concentric or coaxial with the stator (12), and - one on the stator (12) and on the rotor carrier (14) arranged multi-disc brake (16), wherein a first number of brake plates (70 to 76) of the multi-disc brake (16) on a receiving part (21) of the stator (12) is arranged, and wherein the receiving part (21) integral with the stator (12) is formed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektromaschine, insbesondere auf einen Elektromotor, der insbesondere als Radnabenantrieb geeignet ist, bspw. für ein Elektrofahrzeug oder für ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einem herkömmlichen Verbrennungsantrieb. Aber auch andere Anwendungen der Elektromaschine sind möglich, wie unten noch näher erläutert wird. The invention relates to an electric machine, in particular an electric motor, which is particularly suitable as a wheel hub drive, for example. For an electric vehicle or for a hybrid vehicle with an electric drive and a conventional combustion drive. But other applications of the electric machine are possible, as will be explained in more detail below.

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine, insbesondere einen Elektromotor, insbesondere für einen Radnabenantrieb, enthaltend:

  • – einen ringförmigen Statorträger,
  • – einem ringförmigen Rotorträger, der einen Innendurchmesser hat, der größer als ein Außendurchmesser des Statorträgers ist und der an einer Drehachse konzentrisch bzw. koaxial mit dem Statorträger angeordnet ist, und
  • – eine am Statorträger und am Rotorträger angeordnete Lamellenbremse,
wobei eine erste Anzahl von Bremslamellen der Lamellenbremse an einem Aufnahmeteil des Statorträgers angeordnet ist, und wobei der Aufnahmeteil einstückig mit dem Statorträger ausgebildet ist. The invention relates to an electric machine, in particular an electric motor, in particular for a wheel hub drive, comprising:
  • An annular stator carrier,
  • A ring-shaped rotor carrier having an inner diameter which is larger than an outer diameter of the stator carrier and which is arranged on an axis of rotation concentrically or coaxially with the stator carrier, and
  • A lamellar brake arranged on the stator carrier and on the rotor carrier,
wherein a first number of brake disks of the multi-disk brake is arranged on a receiving part of the stator carrier, and wherein the receiving part is formed integrally with the stator carrier.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Bremsen einer Elektromaschine bzw. eines Elektromotors, insbesondere des oben erwähnten Elektromotors, enthaltend:

  • – Anordnen einer Lamellenbremse an einem Statorträger und einem Rotorträger einer Elektromaschine,
  • – Anordnen eines Betätigungselementes der Lamellenbremse an mindestens einer Lamelle der Lamellenbremse,
  • – Abdichten der Lamellenbremse mit mindestens einer Dichtung oder genau mit einer Dichtung,
  • – Befüllen der Lamellenbremse mit einer Flüssigkeit, insbesondere dauerhaft, und
  • – Betätigen der Lamellenbremse zum Bremsen der Elektromaschine, insbesondere mehrmalig.
The invention also relates to a method for braking an electric machine or an electric motor, in particular of the above-mentioned electric motor, comprising:
  • Arranging a multi-disc brake on a stator carrier and a rotor carrier of an electric machine,
  • Arranging an actuating element of the multi-disc brake on at least one lamella of the multi-disc brake,
  • Sealing the multi-disc brake with at least one gasket or exactly with a gasket,
  • - Fill the multi-disc brake with a liquid, in particular permanently, and
  • - Actuation of the multi-disc brake for braking the electric machine, in particular several times.

Es ist Aufgabe von Weiterbildungen der Erfindung einen kompakten Verbund von Elektromaschine und Bremse anzugeben, der insbesondere gut gegen das Eindringen von Schmutz, Staub, Wasser etc. abgedichtet ist. Außerdem soll ein zugehöriges Verfahren zum Bremsen und ggf. auch zum Abdichten einer Elektromaschine angegeben werden. It is an object of further developments of the invention to provide a compact composite of electric machine and brake, which is particularly well sealed against the ingress of dirt, dust, water, etc. In addition, an associated method for braking and possibly also for sealing an electric machine should be specified.

Diese Aufgabe wird für eine Elektromaschine bzw. für einen Elektromotor durch die Elektromaschine bzw. den Elektromotor nach Anspruch 1 und für ein Verfahren durch das im nebengeordneten Anspruch angegebene Verfahren gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved for an electric machine or for an electric motor by the electric machine or the electric motor according to claim 1 and for a method by the method specified in the independent claim. Further developments are specified in the subclaims.

Die Elektromaschine, insbesondere der Elektromotor, insbesondere der Elektromotor für einen Radnabenantrieb, kann enthalten:

  • – einen ringförmigen Statorträger,
  • – einen ringförmigen Rotorträger, der einen Innendurchmesser hat, der größer als ein Außendurchmesser des Statorträgers ist und der an einer Drehachse konzentrisch bzw. koaxial mit dem Statorträger angeordnet ist, und
  • – eine am Statorträger und am Rotorträger angeordnete Lamellenbremse,
wobei eine erste Anzahl von Bremslamellen der Lamellenbremse an einem Aufnahmeteil des Statorträgers angeordnet ist, und wobei vorzugsweise der Aufnahmeteil einstückig mit dem Statorträger ausgebildet ist. The electric machine, in particular the electric motor, in particular the electric motor for a wheel hub drive, may include:
  • An annular stator carrier,
  • An annular rotor carrier having an inner diameter which is larger than an outer diameter of the stator carrier and which is arranged on an axis of rotation concentrically or coaxially with the stator carrier, and
  • A lamellar brake arranged on the stator carrier and on the rotor carrier,
wherein a first number of brake disks of the multi-disc brake is arranged on a receiving part of the stator carrier, and wherein preferably the receiving part is formed integrally with the stator carrier.

Der Elektromotor kann ein Traktionsmotor eines Fahrzeugs sein. Der Elektromotor kann aber auch in einer Motorbetriebsart und in einer Generatorbetriebsart verwendet werden. Andere Anwendungen sind weiter unten angegeben. An Stelle des Elektromotors kann auch ein Generator genutzt werden mit den gleichen Merkmalen, bspw. ein Generator (z.B. direct drive) für Windräder, insbesondere für Windräder mit einer Masthöhe größer als 50 Meter oder größer als 100 Meter. The electric motor may be a traction engine of a vehicle. However, the electric motor can also be used in a motor mode and in a generator mode. Other applications are given below. Instead of the electric motor, a generator can be used with the same features, for example, a generator (for example direct drive) for wind turbines, in particular for windmills with a mast height greater than 50 meters or greater than 100 meters.

Eine zweite Anzahl von Bremslamellen der Lamellenbremse kann an dem Rotorträger angeordnet sein. Es können bspw. 3 bis 10 Lamellenpaare verwendet werden. Die Lammellen können in radialer Richtung eine Ausdehnung im Bereich von 2 Zentimetern bis zu 10 Zentimetern haben. A second number of brake disks of the multiple disk brake can be arranged on the rotor carrier. For example, 3 to 10 pairs of lamellae can be used. The lamellae may have an extent in the radial direction in the range of 2 centimeters to 10 centimeters.

Am Rotorträger können z.B. Dauermagnete angeordnet sein. Alternativ kann auf andere Art ein magnetisches Feld am Rotor erzeugt werden. On the rotor carrier can e.g. Be arranged permanent magnets. Alternatively, a magnetic field can be generated on the rotor in another way.

Am Statorträger können Wicklungen um weichmagnetische Bleche herum angeordnet werden, z.B. Dynamoblech. Das Eisen hat bspw. eine nicht lineare Magnetisierungskennlinie mit Sättigungscharakteristik. Die Erzeugung hoher Flussdichten ist mit Hilfe des weichmagnetischen Eisens mit vergleichsweise moderaten Strömen auf einfache Art möglich. Die Bleche können voneinander isoliert sein, um elektrische Wirbelströme und damit verbundene Verluste zu verhindern. Windings may be placed around soft magnetic laminations on the stator support, e.g. Dynamo sheet. The iron has, for example, a non-linear magnetization characteristic with saturation characteristic. The generation of high flux densities is possible with the aid of soft magnetic iron with comparatively moderate currents in a simple manner. The sheets may be insulated from each other to prevent electrical eddy currents and associated losses.

Zwischen dem Statorträger und dem Rotorträger kann ein Luftspalt liegen, in welchem durch das im Luftspalt vorhandene hohe magnetische Feld der stromdurchflossenen Leiter des Stators eine hohe Magnetisierung herrscht. Ein Luftspaltdrehmoment am Rotor wird erzeugt, weil dieses magnetische Feld auf die Dauermagnete des Rotors wirkt. Alternativ können aber auch andere Motortypen realisiert werden, bspw. Asynchronmotor, bei dem das Rotormagnetfeld durch Induktion in Stäben oder Wicklungen des Rotors erzeugt wird, Gleichspannungsmaschine, bspw. mit Schleifringen und/oder sogenannten Bürsten, Reluktanzmotor, Permanentmagnetmaschine mit hohem Reluktanzanteil, usw. There may be an air gap between the stator carrier and the rotor carrier, in which a high magnetization prevails due to the high magnetic field present in the air gap of the conductor of the stator through which current flows. An air gap torque on the rotor is generated because this magnetic field acts on the permanent magnets of the rotor. Alternatively, however, other types of motors can be realized, for example. Asynchronous motor, in which the Rotor magnetic field is generated by induction in rods or windings of the rotor, DC machine, for example. With slip rings and / or so-called brushes, reluctance motor, permanent magnet machine with high reluctance, etc.

Die ringförmige Bauform des Rotorträgers bzw. Rotors und des Statorträgers bzw. Stators ermöglicht ein kleines Gewicht, so dass bei einem Fahrzeug die ungefederte Masse möglichst klein ist, was zu guten Fahreigenschaften führt. The annular design of the rotor carrier or rotor and the stator or stator allows a small weight, so that in a vehicle, the unsprung mass is as small as possible, resulting in good handling characteristics.

Der Aufnahmeteil kann parallel zu der Drehachse neben dem Statorträger angeordnet sein. Somit können sowohl der Statorträger als auch die Lamellenbremse in radialer Richtung möglichst weit außen liegen, um ein möglichst großes Antriebsmoment bzw. Bremsmoment zu erzeugen. The receiving part may be arranged parallel to the axis of rotation adjacent to the stator. Thus, both the stator and the multi-disc brake in the radial direction as far outside as possible to produce the largest possible drive torque or braking torque.

Der Aufnahmeteil kann in radialer Richtung eine größere Ausdehnung haben als der Statorträger bzw. ein Hauptteil des Statorträgers, insbesondere eine Ausdehnung, die mindestens doppelt so groß oder die mindestens dreimal so groß ist wie die Ausdehnung des Statorträgers in radialer Richtung. Somit können Bremskräfte besser vom Stator aufgenommen werden. The receiving part can have a greater extent in the radial direction than the stator carrier or a main part of the stator carrier, in particular an extension which is at least twice as large or which is at least three times as large as the extent of the stator carrier in the radial direction. Thus, braking forces can be better absorbed by the stator.

Zwischen dem Aufnahmeteil und einem Innenring des Elektromotors kann mindestens ein Stützelement angeordnet sein, insbesondere eine Seitenwand oder mehrere Stützstreben. Das mindestens eine Stützelement kann schräg zur Drehachse angeordnet sein. Der kleinere Winkel zwischen Stützelement (z.B. Innenseite oder Außenseite und Drehachse) liegt bspw. im Bereich von 45 Winkelgrad bis 80 Winkelgrad. Es entsteht dadurch ein Hohlraum, der zur Aufnahme von Querlenkern bzw. Radträgern geeignet ist. At least one support element may be arranged between the receiving part and an inner ring of the electric motor, in particular one side wall or a plurality of support struts. The at least one support element may be arranged obliquely to the axis of rotation. The smaller angle between support element (e.g., inside or outside and axis of rotation) is, for example, in the range of 45 degrees to 80 degrees. This creates a cavity that is suitable for receiving wishbones or wheel carriers.

Der Innenring kann ebenfalls konzentrisch zur Drehachse angeordnet sein. Statorträger, Stützelement und Innenring können einstückig ausgebildet sein, bspw. als Gussteil. The inner ring may also be arranged concentrically to the axis of rotation. Statorträger, support member and inner ring may be integrally formed, for example. As a casting.

Das mindestens eine Stützelement kann ein erstes Stützelement sein. Es kann mindestens ein zweites Stützelement vorgesehen sein, insbesondere eine zweite Stützwand oder mehrere zweite Stützstreben, das bzw. die zwischen dem Statorträger und dem Innenring angeordnet sein können. The at least one support element may be a first support element. At least one second support element may be provided, in particular a second support wall or a plurality of second support struts, which may be arranged between the stator carrier and the inner ring.

Ein erster Abstand in axialer Richtung zwischen dem mindestens einem ersten Stützelement und dem mindestens einem zweiten Stützelement kann an einem ersten Radius mindestens doppelt so groß sein wie ein zweiter Abstand zwischen diesen Teilen an einem zweiten Radius, der weiter innen liegt als der erste Radius. A first distance in the axial direction between the at least one first support element and the at least one second support element may be at least twice as large at a first radius as a second distance between these parts at a second radius lying further inwardly than the first radius.

Das zweite Stützelement kann ebenfalls der Aufnahme von Kräften und dem Stützen des Statorträgers dienen. Beide Stützelemente, der Innenring und der Statorträger können ein Gehäuse bilden, insbesondere ein geschlossenes Gehäuse und/oder eine einstückig ausgebildetes Gehäuse. In dem Gehäuse kann die Steuerelektronik, insbesondere die Leistungselektronik des Motors bzw. der Maschine angeordnet werden. Die Steuerelektronik kann bspw. über eine oder mehrere abnehmbare Öffnungen zugänglich sein bzw. ausgetauscht werden. Bspw. kann die für die Elektromaschine vorgesehen Flüssigkeitskühlung auch für die Steuerelektronik verwendet werden. The second support member may also serve to receive forces and the supports of the stator. Both support elements, the inner ring and the stator can form a housing, in particular a closed housing and / or an integrally formed housing. In the housing, the control electronics, in particular the power electronics of the engine or the machine can be arranged. The control electronics can, for example, be accessible or exchanged via one or more removable openings. For example. For example, the liquid cooling provided for the electric machine can also be used for the control electronics.

Im Innern des Innenrings kann mindestens ein Lager zur drehbaren Lagerung des Rotorträgers am Statorträger angeordnet sein. So kann bspw. ein schräg verspanntes Doppelkegellager verwendet werden oder andere Doppellager. Alternativ kann aber auch ein einfaches Rillenlager verwendet werden, dessen Wälzkörper bspw. Kugeln, Walzen oder Kegel sind. In the interior of the inner ring can be arranged at least one bearing for rotatably supporting the rotor carrier on the stator. For example, a skewed double cone bearing can be used or other double bearings. Alternatively, however, it is also possible to use a simple groove bearing whose rolling bodies are, for example, balls, rollers or cones.

Die Lamellenbremse kann eine Nassbremse sein, wobei die Lammellenbremse vorzugsweise in einem ölgefüllten Bauraum angeordnet sein kann. Der Bauraum kann zu einer Außenseite des Elektromotors hin durch ein Dichtelement abgeschlossen sein, insbesondere durch einen Wellendichtring. Aufgrund des Dichtelementes kann der Eintrag von Feinstaub durch die Bremse in die Umwelt verhindert werden. Weiterhin kann erreicht werden, dass keine Korrosion der Bremse auftritt, insbesondere auch dann, wenn die Lamellenbremse nur selten benutzt wird, bspw. weil hauptsächlich über Rekuperation, d.h. den generatorischen Betrieb des Elektromotors, gebremst wird. The multi-disc brake may be a wet brake, wherein the Lammellenbremse may preferably be arranged in an oil-filled space. The space can be completed by an outer side of the electric motor through a sealing element, in particular by a shaft seal. Due to the sealing element of the entry of particulate matter can be prevented by the brake in the environment. Furthermore, it can be achieved that no corrosion of the brake occurs, in particular even if the multi-disc brake is rarely used, for example. Because mainly on recuperation, i. the generator operation of the electric motor, is braked.

Bei einer Ausgestaltung kann das Öl eine Temperaturbeständigkeit bis bspw. 300 Grad Celsius oder 250 Grad Celsius oder bis 200 Grad Celsius haben. Diese Temperatur kann auf die Temperaturbeständigkeit von ggf. am Stator vorhandenen Magneten abgestimmt sein. Das Öl soll möglichst geringe Reibwerte generieren. So können dünnflüssige Öle verwendet werden, die zu geringen Schleppmomenten führen und die ein leichtes Abreißen des Ölfilms ermöglichen. Additive können dem Öl hinzugefügt werden, um die genannten Eigenschaften zu fördern. In one embodiment, the oil may have a temperature resistance up to, for example, 300 degrees Celsius or 250 degrees Celsius or up to 200 degrees Celsius. This temperature can be matched to the temperature resistance of possibly present on the stator magnets. The oil should generate the lowest possible coefficients of friction. So thin oils can be used, which lead to low Schleppmomenten and allow easy tearing off of the oil film. Additives can be added to the oil to promote these properties.

Die gekapselte Lamellenbremse kann als sogenannte Lebensdauerbremse ausgeführt werden, insbesondere wenn sie bspw. nur gelegentlich zu der Generatorbremse der Elektromaschine verwendet wird. D.h. im Normalfall fällt über die gesamt Lebensdauer des Fahrzeugs bzw. einer anderen Maschine keine Wartung an, ggf. nur ein oder mehrere Ölwechsel. Die Lebensdauer kann bspw. mindestens 10 Jahre betragen. The encapsulated multi-disc brake can be designed as a so-called service brake, in particular if it is used, for example, only occasionally to the generator brake of the electric machine. This means that normally no maintenance is required over the entire service life of the vehicle or any other machine, possibly only one or more Oil change. The service life can be, for example, at least 10 years.

Bei einer Ausgestaltung kann ein Belag verwendet werden, der bspw. ebenfalls auf die für das Öl genannten Temperaturen und/oder auf das Öl abgestimmt ist. Der Belag kann einseitig oder beidseitig an den Innenlamellen und/oder den Außenlamellen befestigt werden. Die Lamellen können aus Stahl sein. Der Belag kann auf Kunststoffbasis aufgebaut sein, bspw. mit Zusatzpartikeln, die die Reibung erhöhen. Die Innenlamellen können bspw. dünner als die Außenlamellen ausgeführt sei, wobei bspw. nur die Innenlamellen einseitig oder beidseitig mit Bremsbelägen belegt sein können. In one embodiment, a coating may be used which, for example, is also tuned to the temperatures mentioned for the oil and / or to the oil. The covering can be fixed on one side or on both sides to the inner plates and / or the outer plates. The slats can be made of steel. The coating may be based on plastic, for example. With additional particles that increase the friction. The inner disks can, for example, be made thinner than the outer disks, wherein, for example, only the inner disks can be covered on one side or on both sides with brake pads.

Der ölgefüllte Bauraum kann zu einem zwischen dem Statorträger und dem Rotorträger liegenden Luftspalt hin mit einer weiteren Dichtung abgedichtet sein, wobei in dem Luftspalt das Drehmoment des Rotors erzeugt wird. Die weitere Dichtung hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als das Dichtelement, das zur Außenseite hin abdichtet. Alternativ können beide Dichtungen den gleichen Durchmesser haben, insbesondere einen Durchmesser, der um mindestens 10 Prozent oder um mindestens 20 Prozent kleiner ist als der Außendurchmesser des Statorträgers, insbesondere am Luftspalt des Elektromotors. The oil-filled installation space can be sealed off at an air gap lying between the stator carrier and the rotor carrier with a further seal, wherein the torque of the rotor is generated in the air gap. The further seal preferably has a larger diameter than the sealing element, which seals to the outside. Alternatively, both seals can have the same diameter, in particular a diameter which is smaller by at least 10 percent or at least 20 percent than the outside diameter of the stator carrier, in particular at the air gap of the electric motor.

Bei einer Ausgestaltung kann jedoch auch ohne zweites Dichtelement gebaut werden. In diesem Fall befindet sich Öl in dem Luftspalt und gelangt ggf. sogar bis in das Lager des Rotors bzw. Rotorträgers. In one embodiment, however, can be built without a second sealing element. In this case, there is oil in the air gap and possibly reaches even into the bearing of the rotor or rotor carrier.

Bei einer anderen Ausgestaltung hat die weitere Dichtung einen größeren Durchmesser als die erste Dichtung. Dadurch können zumindest bei einer der Dichtungen die bei Drehung auftretenden Reibungskräfte verringert werden. In another embodiment, the further seal has a larger diameter than the first seal. As a result, the friction forces occurring during rotation can be reduced at least in one of the seals.

Für die Ausbildung der Dichtungen wird auf den weiter unten genannten Katalog der Firma Freudenberg Simrit verwiesen. For the design of the seals, reference is made to the Freudenberg Simrit catalog below.

Ein Fahrzeugrad kann direkt von dem Elektromotor angetrieben werden, insbesondere ohne Verwendung eines Getriebes. Das Fahrzeugrad bzw. ein Reifen des Fahrzeugrades grenzt an eine Fahrbahn und dient dem Vortrieb des Fahrzeugs. Durch die Verwendung des angegebenen Radnabenmotors kann ein einfacher Aufbau des Fahrzeuges erreicht werden. Die elektronische Ansteuerung des Radnabenmotors kann über Umrichter bzw. Wechselrichter erfolgen. A vehicle wheel can be driven directly by the electric motor, in particular without the use of a transmission. The vehicle wheel or a tire of the vehicle wheel is adjacent to a roadway and serves to propel the vehicle. By using the specified wheel hub motor, a simple construction of the vehicle can be achieved. The electronic control of the wheel hub motor can be done via inverter or inverter.

Alternativ kann jedoch bei einer Ausgestaltung ein Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Rad bzw. Reifen vorgesehen sein. Das Getriebe kann in Kraftflussrichtung beim Fahren gesehen hinter der Lamellenbremse angeordnet sein. Somit kann das Getriebe das Bremsmoment erhöhen. Alternatively, however, be provided in one embodiment, a transmission between the electric motor and the wheel or tire. The transmission can be arranged in the power flow direction when driving behind the multi-disc brake. Thus, the transmission can increase the braking torque.

Ein Betätigungselement der Lammellenbremse kann einen Kugelrampenaktuator oder mindestens einen hydraulischen Kolben enthalten. Der Kugelrampenaktuator bzw. der Kolben kann direkt auf die Lamellen wirken. Das Betätigungselement kann am Statorträger angeordnet sein. An actuator of the disc brake may include a ball ramp actuator or at least one hydraulic piston. The Kugelrampenaktuator or the piston can act directly on the slats. The actuating element can be arranged on the stator.

Ein Kugelrampenaktuator kann einen geringen Bauraum in axialer Richtung einnehmen. Der Kugelrampenaktuator kann zwei Ringe enthalten. An zumindest einem der beiden Ringe kann eine Steigung angeordnet sein. Zwischen den Ringen sind bspw. Kugeln oder andere Wälzkörper in entsprechenden Rillen gelagert. Die beiden Ringe werden zur Betätigung der Bremse zueinander verdreht, wodurch ein Spalt zwischen den Ringen entsteht bzw. ein bereits vorhandener Spalt vergrößert wird, was zum Zusammendrücken der Lamellen führt. Bspw. wird nur ein Ring beim Betätigen bewegt. A Kugelrampenaktuator can take up a small space in the axial direction. The ball ramp actuator may include two rings. At least one of the two rings, a slope can be arranged. For example, balls or other rolling elements are mounted in corresponding grooves between the rings. The two rings are rotated to each other to actuate the brake, whereby a gap between the rings is formed or an existing gap is increased, resulting in the compression of the slats. For example. Only one ring is moved when pressed.

Der Kugelrampenaktuator selbst kann wiederum mit einem hydraulischen Kolben oder auf andere Art und Weise betätigt werden, d.h. zueinander Verdrehen der Ringe. The ball ramp actuator itself may in turn be actuated by a hydraulic piston or otherwise, i. twisting each other the rings.

Der Elektromotor kann mit einer Felge verbunden sein, die ihrerseits mit dem Rotorträger verbunden ist und die eine Seitenwand oder Seitenstreben enthält, die zu einer Felgenscheibe führen. Die Felge dient zur Aufnahme eines Reifens, insbesondere eines luftgefüllten Reifens. Alternativ kann der Reifen oder eine "Außenfelge" auch direkt an der Peripherie bzw. dem Umfang des Rotorträgers montiert werden. The electric motor may be connected to a rim, which in turn is connected to the rotor carrier and which contains a side wall or side struts which lead to a rim disk. The rim serves to receive a tire, in particular an air-filled tire. Alternatively, the tire or an "outside rim" can also be mounted directly on the periphery or circumference of the rotor carrier.

Die Nennleistung der Elektromaschine, insbesondere des Elektromotors, kann kleiner als 150 Kilowatt sein. Alternativ kann die Nennleistung der Elektromaschine, insbesondere des Elektromotors, auch größer als 150 Kilowatt sein. Die Nennleistung ist die für die Auslegung des Elektromotors bzw. der Elektromaschine maßgebliche Kenngröße und wird meist auf einem Typenschild der Elektromaschine angegeben. The rated power of the electric machine, in particular of the electric motor, may be less than 150 kilowatts. Alternatively, the rated power of the electric machine, in particular of the electric motor, also be greater than 150 kilowatts. The rated power is the relevant parameter for the design of the electric motor or the electric machine and is usually indicated on a nameplate of the electric machine.

Nennleistungen unter 150 Kilowatt können bspw. für Personenbeförderungsfahrzeuge verwendet werden, die für weniger als 7 oder 6 Personen zugelassen sind. Nennleistungen größer als 150 Kilowatt oder größer als 200 Kilowatt können für Fahrzeuge im Schwerlastbereich eingesetzt werden, bspw. Bergbau, Landwirtschaft usw., insbesondere für Bergwerkslaster, Traktoren, Zugmaschinen. Rated powers below 150 kilowatts can be used, for example, for passenger vehicles that are approved for less than 7 or 6 people. Nominal outputs greater than 150 kilowatts or greater than 200 kilowatts can be used for vehicles in the heavy load range, for example, mining, agriculture, etc., especially for mining trucks, tractors, tractors.

Beide genannten Bereiche der Nennleistung können aber auch für die Seilwinden von Kränen oder Aufzügen relevant sein. However, both mentioned ranges of rated power can also be relevant for the winches of cranes or elevators.

Auch für die Generatoren von Windrädern sind beide genannten Bereich relevant. The two areas mentioned are also relevant for the generators of wind turbines.

Der Elektromotor kann für den Radnabenantrieb eines Personenbeförderungsfahrzeuges verwendet werden, insbesondere für ein Fahrzeug, das für weniger als 7 oder für weniger als 6 Personen zugelassen ist. Die durch die sehr gute Abdichtung und den kleinen Bauraum erzielten Vorteile können für den Einsatz des Elektromotors in diesem Bereich sprechen. The electric motor can be used for the wheel hub drive of a passenger transport vehicle, in particular for a vehicle that is approved for less than 7 or for less than 6 people. The advantages achieved by the very good sealing and the small installation space can speak in favor of using the electric motor in this area.

Der Statorträger kann einen Innendurchmesser im Bereich von 30 bis 50 Zentimeter haben. Der Außendurchmesser des Statorträgers kann vorzugsweise höchstens um 2 Zentimeter, höchstens um drei Zentimeter oder höchstens um 6 Zentimeter größer als der Innendurchmesser des Statorträgers sein. Durch diese Abmessungen kann sich ein geringes Gewicht des Elektromotors ergeben, was wiederum durch geringe ungefederte Massen zu guten Fahreigenschaften eines Fahrzeuges führt. The stator can have an inside diameter in the range of 30 to 50 centimeters. The outer diameter of the stator support may preferably be at most 2 centimeters, at most 3 centimeters or at most 6 centimeters larger than the inner diameter of the stator. These dimensions may result in a low weight of the electric motor, which in turn leads by low unsprung masses to good driving characteristics of a vehicle.

Abhängig von Durchmesser wird auch die Auslegung der Elektromaschine und der Lamellenbremse durchgeführt. Depending on the diameter of the design of the electric machine and the multi-disc brake is performed.

Ein Verfahren zum Bremsen einer Elektromaschine, insbesondere eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors nach einer der vorhergehenden Erläuterungen, kann enthalten:

  • – Anordnen einer Lamellenbremse an einem Statorträger und an einem Rotorträger einer Elektromaschine,
  • – Anordnen eines Betätigungselementes der Lamellenbremse an den Lamellen der Lamellenbremse,
  • – Abdichten der Lamellenbremse mit mindestens einer Dichtung oder genau mit einer Dichtung,
  • – Befüllen der Lamellenbremse mit einer Flüssigkeit, insbesondere dauerhaft, und
  • – Betätigen der Lamellenbremse zum Bremsen der Elektromaschine.
A method for braking an electric machine, in particular an electric motor, in particular an electric motor according to one of the preceding explanations, may include:
  • Arranging a multi-disc brake on a stator carrier and on a rotor carrier of an electric machine,
  • Arranging an actuating element of the multi-disc brake on the lamellae of the multi-disc brake,
  • Sealing the multi-disc brake with at least one gasket or exactly with a gasket,
  • - Fill the multi-disc brake with a liquid, in particular permanently, and
  • - Actuation of the multi-disc brake for braking the electric machine.

Bezüglich des Befüllens kann gelten, dass die Bremse ständig bzw. permanent mit Öl gefüllt ist, um bspw. kurze Ansprechzeiten zu erhalten, bspw. kleiner als 50 oder kleiner als 10 Millisekunden. Ein nur zeitweises Befüllen kann aber bei bestimmten Anwendungen in Frage kommen, bspw. mehrstufige Drehmomentwandler oder Retarder, insbesondere an Lastkraftwagen (LKW) und dergleichen große Fahrzeuge, wo es beim Bremsen nicht auf Millisekunden ankommt. Wenn das Öl nicht in der Lamellenbremse ist, können bspw. sogenannte Schleppverluste verringert werden. With regard to the filling, it may be the case that the brake is permanently or permanently filled with oil in order, for example, to obtain short response times, for example less than 50 or less than 10 milliseconds. However, only temporary charging can be considered in certain applications, for example. Multi-stage torque converter or retarder, especially on trucks (trucks) and the like large vehicles, where it does not matter in milliseconds when braking. If the oil is not in the multi-disc brake, so-called drag losses can be reduced, for example.

Genauer gesagt, wird beim Bremsen die Rotation des Rotors einer Elektromaschine gebremst und damit bspw. auch ein mit der Elektromaschine angetriebenes Fahrzeug. Die Flüssigkeit kann ein Maschinenöl sein, siehe die oben stehenden Erläuterungen. More specifically, during braking, the rotation of the rotor of an electric machine is braked and thus, for example, also a vehicle driven by the electric machine. The liquid can be a machine oil, see the explanations above.

Beim Betätigen der Lamellenbremse kann der Elektromotor gleichzeitig im Generatorbetrieb arbeiten, um die Bremsleistung zu erhöhen. Alternativ ist aber auch eine Betätigung der Lamellenbremse im Motorbetrieb bzw. ohne Generatorbetrieb möglich. When operating the multi-disc brake, the electric motor can simultaneously operate in generator mode to increase the braking power. Alternatively, however, an operation of the multi-disc brake in engine operation or without generator operation is possible.

Es kann getrennte Kühlkreisläufe für die Lamellenbremse und für die Statorwicklungen geben. Als Kühlung für die Statorwicklungen kann eine Wassermantelkühlung verwendet werden. There may be separate cooling circuits for the multi-disc brake and for the stator windings. As cooling for the stator windings a water jacket cooling can be used.

Alternativ kann auch ein gemeinsamer Kühlkreislauf für die Lamellenbremse und für die Statorwicklungen verwendet werden, insbesondere wenn Öl auch im Luftspalt des Elektromotors zugelassen wird. Alternatively, a common cooling circuit for the multi-disc brake and for the stator windings may be used, especially if oil is also allowed in the air gap of the electric motor.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird neben allgemeinen Elektromaschinen u.a. ein Radnabenantrieb mit Perimeter-Lamellenbremse angegeben. Radnabenmotoren als Direktantrieb benötigen bauartbedingt eine Dichtung mit größerem Umfang als normale elektrische Antriebe. Speziell die Ausführung des Radnabenmotors als Außenläufer hat einen bauartbedingten großen Durchmesser der Dichtung zur Folge. Der Außenläufer hat aber den Vorteil, dass der Durchmesser der Felge bestmöglich ausgenutzt werden kann, um das Drehmoment zu erzeugen. Zudem sind Radnabenmotoren aufgrund der Position im Rad extrem Wasser und ähnlichen Medien ausgesetzt. Sie sollten tauchdicht sein und gleichzeitig große Spritzdrücke aushalten. D.h. die Dichtung muss bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten und im Stillstand sehr gut dichten. Das Problem der Dichtung verschärft sich, wenn bspw. Luft gegen Luft gedichtet werden muss und nicht wie bspw. in einem Getriebe Luft gegen Öl. In other words, in addition to general electric machines u.a. specified a wheel hub drive with perimeter multi-disc brake. Wheel hub motors as a direct drive require a design larger seal than normal electrical drives. Specifically, the design of the wheel hub motor as an external rotor has a design-related large diameter of the seal result. However, the external rotor has the advantage that the diameter of the rim can be used as best as possible in order to generate the torque. In addition, wheel hub motors are exposed to water and similar media due to their position in the wheel. They should be impermeable and at the same time withstand high injection pressures. That The seal must seal very well at high speeds and at standstill. The problem of the seal is aggravated when, for example, air must be sealed against air and not, for example, in a transmission air against oil.

Die Integration des Motors, der Bremse und der Leistungselektronik gestaltet sich auf Grund des begrenzten Bauraumes als schwierig. The integration of the motor, the brake and the power electronics is difficult due to the limited installation space.

Bisher ist das ein offener Punkt bei solchen Antrieben. Die Firma Protean löst das Problem bspw., indem sie die Flutung Ihres Antriebs zulässt und die Wicklungen und elektrischen Teile vergießt bzw. abdichtet. Allerdings könnte bspw. eingetretenes Wasser einfrieren und das Eis den Motor beschädigen. Den praktischen Nachweis, dass ein Radnabenantrieb für hohe Geschwindigkeiten, z.B. für die Anwendung im PKW (Personenkraftwagen), dicht ist, gibt es bisher nicht. So far this is an open point in such drives. The company Protean solves the problem, for example, by allowing the flooding of your drive and sheds or seals the windings and electrical parts. However, for example, entering water could freeze and the ice could damage the engine. The practical proof that a wheel hub drive for high speeds, e.g. for the application in the passenger car (passenger car), is dense, there is not yet.

Die Firma Schäffler verbaut in einem ihrer Radnabenantriebe bspw. eine Trommelbremse, die allerdings nicht für den Dauerbetrieb vorgesehen ist, sondern nur als Rückfall-Lösung gedacht ist. Michelin und andere Hersteller treiben das Rad nicht direkt an, sondern übertragen das Drehmoment und die Leistung über ein Getriebe. The company Schäffler installed in one of its wheel hub drives, for example, a drum brake, which, however, is not intended for continuous operation, but only intended as a fallback solution. Michelin and other manufacturers do not drive the wheel directly, but transmit torque and power through a transmission.

Vorgeschlagen wird ein Radnabenantrieb mit einem Außenläufer als Direktantrieb. Als Bremse wird eine Lamellenbremse eingesetzt, die als Perimeter-Bremse ausgeführt ist. Perimeter-Bremse bedeutet, die Bremse ist nicht mit der Radnabe verbunden sondern mit der Felge, d.h. hier am außen laufenden Rotor des Antriebs. D.h. die Bremse ist vorzugsweise nicht als Scheibe sondern als Ring ausgeführt. Eine Lamellenbremse kann in Öl laufen, siehe z.B. 1 bis 3. Das in Öl laufende und durch dieses gekühlte Lamellenpaket ist bspw. durch zwei Dichtungen abgeschlossen. Das Lamellenpaket wird durch eine Dichtung zum Außenraum gedichtet und kann durch eine zweite innenliegende Dichtung gegen die elektrische Maschine abgedichtet werden. It proposes a wheel hub drive with an external rotor as a direct drive. As a brake, a multi-disc brake is used, which is designed as a perimeter brake. Perimeter brake means that the brake is not connected to the wheel hub but to the rim, ie here on the outer rotor of the drive. That is, the brake is preferably not designed as a disc but as a ring. A multi-disc brake can run in oil, see eg 1 to 3 , The running in oil and cooled by this disk set is, for example, completed by two seals. The disk pack is sealed by a seal to the outside and can be sealed by a second internal seal against the electric machine.

Aufgrund dieser baulichen Ausführung kann der Durchmesser, auf dem die Dichtung zum Außenraum eingefügt wird, verkleinert werden, weil die Bremse den Motor bzw. die Maschine umfasst, d.h. an seiner Peripherie angeordnet ist. Das mit Öl gefüllte Reservoir liegt dann über dem zu dichtenden Spalt. Gedichtet wird dabei bspw. mit zwei Dichtungen jeweils Luft gegen Öl. In den 1 bis 3 weist die außen liegende Dichtung einen reduzierten Durchmesser auf. Alternativ können Dichtungen mit gleichem Durchmesser verwendet werden. Die innen liegende Dichtung hat in der skizzierten Ausführungsform einen größeren Durchmesser. Due to this structural design, the diameter, on which the seal is inserted to the outside space, can be reduced because the brake comprises the motor or the machine, that is arranged on its periphery. The reservoir filled with oil then lies above the gap to be sealed. For example, air is sealed against oil with two gaskets. In the 1 to 3 The outer seal has a reduced diameter. Alternatively, seals of the same diameter can be used. The inner seal has a larger diameter in the sketched embodiment.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Durchmesser der innen liegenden Dichtung reduziert werden, indem beispielsweise der Aktuator mittig im Lamellenpaket oder zwischen den Lamellen des Lamellenpakets positioniert wird und gleichzeitig beide Lamellenpakethälften bzw. -teile jeweils axial nach außen gegen das umschließende rotierende Teil presst. In an alternative embodiment, the diameter of the inner seal can be reduced by, for example, positioning the actuator centrally in the disk pack or between the disks of the disk pack and simultaneously pressing both disk pack halves or parts axially outwards against the enclosing rotating part.

Trotzdem ist die Dichtwirkung bei den vorgeschlagenen Lösungen leichter gegeben, weil hier Luft gegen Öl gedichtet wird und weil die schädlichen Medien zuerst durch das Öl dringen müssen. Nevertheless, the sealing effect is easier in the proposed solutions, because here air is sealed against oil and because the harmful media must first penetrate through the oil.

Wird bspw. ein Kugelrampenaktuator verwendet, so ergibt sich ein kleiner Bauraum in axialer Richtung. For example, if a Kugelrampenaktuator used, so there is a small space in the axial direction.

Durch die ringförmige Form der Bremse können Querlenker in das Innere der Radschüssel hineingeführt werden. The annular shape of the brake wishbones can be guided into the interior of the wheel dish.

Weitere technische Wirkungen sind:

  • – Über dem zu dichtenden Spalt liegt die Lamellenbremse. Zwischen dem Motorraum und dem Außenraum liegt ein ölgefülltes Reservoir.
  • – Die ringförmige Einhausung für die Lamellenbremse kann den Durchmesser für die kritische Dichtung reduzieren. Aufgrund des kleineren Durchmessers wird die Bahngeschwindigkeit reduziert, für die die Dichtung ausgelegt werden muss.
  • – Wenn Schmutz in den Antrieb eindringt, gelangt er zunächst in den mit Öl gefüllten Raum und kann über einen Ölkreislauf wieder herausgefiltert werden. Die Wärme, die beim Bremsen entsteht, kurzzeitig z.B. über 100 Kilowatt, kann über das Öl abgeführt werden und im Fahrzeug wieder verwendet werden.
  • – Der Großteil der Wärme wird bspw. nicht, wie bei den Standard-Reibbremsen (Scheibenbremse, Trommelbremse) an die Umgebungsluft abgegeben und geht nicht verloren.
  • – Durch die Ausführung der Bremse als Perimeter-Bremse, lässt sich der Radnabenantrieb an verschiedene Fahrwerkskonzepte montieren, weil die Querlenker in die Radschüssel hineingreifen können. Damit kann eine solche Ausführung für mehrere Achsen (bspw. vorne und/oder hinten) und Achssysteme gleichzeitig ausgelegt werden.
  • – Der größere Durchmesser des Lamellenpaketes verglichen mit einer kompakten achsnahen Lamellenbremse führt zu größeren Bahngeschwindigkeiten, womit bei gleichem Anpressdruck und gleicher Reibfläche höhere Bremsleistungen bzw. Bremsmomente erzielt werden kann.
  • – Weiterhin verbessert der größere Lamellenpaketdurchmesser die Entwärmung bzw. Kühlung der Bremse, da die rotorseitigen Lamellen zusätzlich zur Ölkühlung auch auf kurzem Wege eine Entwärmung bzw. Wärmeabfuhr zur Außenluft ermöglichen.
Other technical effects are:
  • - The multi-disc brake is located above the gap to be sealed. Between the engine compartment and the exterior there is an oil-filled reservoir.
  • - The annular housing for the multi-disc brake can reduce the diameter for the critical seal. Due to the smaller diameter, the web speed is reduced, for which the seal must be designed.
  • - If dirt enters the drive, it first enters the oil-filled space and can be filtered out again via an oil circuit. The heat generated during braking, eg over 100 kilowatts for a short time, can be dissipated via the oil and reused in the vehicle.
  • - The majority of the heat is not, for example, as in the standard friction brakes (disc brake, drum brake) delivered to the ambient air and is not lost.
  • - By executing the brake as a perimeter brake, the wheel hub drive can be mounted on different suspension concepts, because the wishbone can reach into the wheel. Thus, such a design for several axes (eg front and / or rear) and axle systems can be designed simultaneously.
  • - The larger diameter of the disk set compared to a compact close-coupled disk brake leads to greater web speeds, which with the same contact pressure and the same friction surface higher braking performance and braking torques can be achieved.
  • - Further, the larger disk pack diameter improves the cooling or cooling of the brake, since the rotor-side fins in addition to the oil cooling on a short path and a cooling heat dissipation to the outside air allow.

Als Werkstoffe für die Dichtungen kommen gängige Werkstoffe für Dichtungen in Frage, siehe bspw. Technisches Handbuch 2007, Freudenberg Simrit GmbH & Co. KG, Seiten 34 und 35 . Bspw. kann FKM, d.h. Fluor-Elastomere, aufgrund der Abriebsbeständigkeit, der Temperaturbeständigkeit und/oder der Ölbeständigkeit geeignet sein. Werden Dauermagnete im Rotor verwendet, so sollten die Temperaturen im Öl und damit auch an der Dichtung kleiner als etwa 200 Grad Celsius sein, um eine dauerhafte Magnetisierung der Dauermagnete zu gewährleisten. As materials for the seals common materials for seals in question, see, for example. Technical Handbook 2007, Freudenberg Simrit GmbH & Co. KG, pages 34 and 35 , For example. For example, FKM, ie, fluoroelastomers, may be suitable due to abrasion resistance, temperature resistance, and / or oil resistance. If permanent magnets are used in the rotor, the temperatures in the oil and thus also at the seal should be less than about 200 degrees Celsius, in order to ensure a permanent magnetization of the permanent magnets.

Die Auslegung der Dichtlippe, insbesondere die Winkel auf der Ölseite bzw. auf der Luftseite sind bspw. auf Seite 25 des erwähnten Katalogs beschrieben, d.h. 35 bis 60 Winkelgrad auf der Ölseite und 12 bis 30 Winkelgrad auf der Luftseite. The design of the sealing lip, in particular the angles on the oil side or on the air side are described, for example. On page 25 of the mentioned catalog, i. 35 to 60 degrees of angle on the oil side and 12 to 30 degrees of angle on the air side.

Die Zugfederringe der Dichtung(en) können innerhalb des Ölbades angeordnet werden und in Richtung der Lamellen der Lamellenbremse orientiert sein, siehe bspw. (Seite 21) und (Seite 22) des Katalogs. Alternativ kann auch eine Dichtung bzw. mehrere Dichtungen mit Druckfederring eingesetzt werden. The tension spring rings of the seal (s) can be arranged inside the oil bath and in Direction of the slats of the multi-disc brake be oriented, see, for example. (Page 21) and (Page 22) of the catalog. Alternatively, a seal or multiple seals with compression spring ring can be used.

Alternativ können Dichtungen anderer Hersteller verwendet werden, für die ähnliche oder andere Auslegungskriterien gelten. Alternatively, seals from other manufacturers may be used that have similar or different design criteria.

Die Lamellenbremse kann nach gängigen Entwurfsprinzipien gestaltet sein. So können außenverzahnte, belagfreie Stahllamellen im Wechsel mit innen verzahnten, beidseitig mit Belag versehenen Lammellen verwendet werden. Der Belag kann eine von Papier bekannte Dicke haben und gemäß einer Verarbeitungstechnik von Papier bearbeitet werden, so dass er auch als Papierbelag bezeichnet wird. Der Belag kann kunststoffbasiert sein und/oder Zusatzpartikel enthalten, die bspw. ähnlich den bei Trockenkupplungen verwendeten Zusatzpartikeln sind. Alternativ können auch einseitig belegte Innenlamellen verwendet werden, wobei dann bspw. auch an den Außenlamellen ein Belag angeordnet werden kann. The multi-disc brake can be designed according to common design principles. For example, externally toothed, coating-free steel lamellae can be used in alternation with internally toothed lamellae coated on both sides. The pad may have a thickness known from paper and be processed according to a processing technique of paper, so that it is also referred to as a paper pad. The covering may be plastic-based and / or contain additional particles which, for example, are similar to the additional particles used in dry clutches. Alternatively, one-sided occupied inner fins can be used, in which case, for example, also on the outer fins a coating can be arranged.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "etwa" verwendet wird, bedeutet dies, dass auch der exakte Wert offenbart ist. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation. If the term "about" is used in this application, this means that the exact value is also disclosed.

Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet, insbesondere können die Aspektverhältnisse der Elemente anders gewählt werden. The figures are not drawn to scale, in particular, the aspect ratios of the elements can be chosen differently.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Show:

1 einen elektromagnetischen Radnabenantrieb als Außenläufer mit Perimeter-Lamellenbremse (Schnittbild, perspektivisch), 1 an electromagnetic wheel hub drive as external rotor with perimeter multi-disc brake (sectional view, perspective),

2 ein Schnittbild des Radnabenantriebs, 2 a sectional view of the wheel hub drive,

3 eine Detailansicht des Radnabenantriebs, 3 a detailed view of the wheel hub drive,

4 einen Radnaben-Außenläufermotor, und 4 a hub external rotor motor, and

5 eine Konfiguration eines Elektromotors mit bspw. zwölf Wicklungen. 5 a configuration of an electric motor with, for example, twelve windings.

Die 1 zeigt einen elektromagnetischen Radnabenantrieb 8 mit einem Außenläufer-Elektromotor 10 und mit Perimeter-Lamellenbremse 16 in einem perspektivisch dargestellten Schnittbild. Der Elektromotor 10 enthält einen ringförmigen Statorträger 12 und einen ringförmigen Rotorträger 14, wobei der Statorträger 12 einen kleineren Außendurchmesser im Vergleich zu einem Innendurchmesser des Rotorträgers 14 hat. Statorträger 12 und Rotorträger 14 sind koaxial bzw. konzentrisch zueinander an einer Drehachse A angeordnet. Eine radiale Richtung R ist in der 1 ebenfalls dargestellt. The 1 shows an electromagnetic hub drive 8th with an external rotor electric motor 10 and with perimeter multi-disc brake 16 in a sectional view shown in perspective. The electric motor 10 includes an annular stator carrier 12 and an annular rotor carrier 14 , wherein the stator carrier 12 a smaller outer diameter compared to an inner diameter of the rotor carrier 14 Has. stator 12 and rotor carrier 14 are arranged coaxially or concentrically with each other on a rotation axis A. A radial direction R is in the 1 also shown.

Der Statorträger 12 trägt Statorwicklungen 62, siehe 2, und der Rotorträger 14 trägt Magnete, insbesondere Dauermagnete bzw. Permanentmagnete, die jedoch nicht dargestellt sind. The stator carrier 12 carries stator windings 62 , please refer 2 , and the rotor carrier 14 carries magnets, in particular permanent magnets or permanent magnets, which are not shown.

An dem Statorträger 12 und an dem Rotorträger 14 ist eine Lamellenbremse 16 angeordnet, die zum Abbremsen des Elektromotors 10 dient. Der Aufbau der Lamellenbremse 16 wird weiter unten, insbesondere an Hand der 3, näher erläutert. On the stator carrier 12 and on the rotor carrier 14 is a multi-disc brake 16 arranged to slow down the electric motor 10 serves. The construction of the multi-disc brake 16 will be further down, especially on hand of the 3 , explained in more detail.

An dem Rotorträger 14 ist eine Felge 18 befestigt, z.B. verschraubt. Die Felge 18 ist bspw. eine handelsübliche 15 Zoll (1 Zoll gleich 2,54 Zentimeter), 16 Zoll, 17 Zoll oder andere Felge. Es können jedoch auch Spezialfelgen verwendet werden, die an den Elektromotor 10 angepasst sind. On the rotor carrier 14 is a rim 18 attached, eg screwed. The rim 18 is, for example, a commercially available 15 inches (1 inch equals 2.54 inches), 16 inches, 17 inches, or other rim. However, special rims can be used that are connected to the electric motor 10 are adjusted.

Auf der Felge 18 ist ein Reifen 20 aufgezogen, bspw. ein luftgefüllter Reifen oder ein Vollreifen. On the rim 18 is a tire 20 mounted, for example, an air-filled tire or a solid tire.

Eine beispielhafte elektronische Ansteuerung des Elektromotors 10 ist nicht dargestellt, wird aber unten an Hand der 5 näher erläutert. An exemplary electronic control of the electric motor 10 is not shown, but is at the bottom of the hand 5 explained in more detail.

Der Statorträger 12 weitet sich an einer Seite zu einem Aufnahmeteil 21 auf, das die Innenlamellen der Lamellenbremse 16 sowie ein Betätigungselement der Lamellenbremse 16 aufnimmt, siehe Kugelrampenaktuator 52. Der Aufnahmeteil 21 ist mit einer Seitenwand 22 verbunden, die im Ausführungsbeispiel kegelstumpfmantelförmig ausgeführt ist aber auch eine andere Form haben kann. Ggf. kann die Seitenwand 22 auch weggelassen werden. Innerhalb des Kegelstumpfmantels aber außerhalb des Gehäuses 66, siehe 2, sind nicht dargestellte Radträger angeordnet, z.B. ein Querlenker. The stator carrier 12 widens on one side to a receiving part 21 on, which is the inner disks of the multi-disc brake 16 and an actuator of the multi-disc brake 16 see Kugelrampenaktuator 52 , The recording part 21 is with a side wall 22 connected, which is executed in the embodiment truncated cone-shaped but can also have a different shape. Possibly. can the side wall 22 also be omitted. Inside the truncated cone shell but outside the housing 66 , please refer 2 , Radial, not shown, arranged, for example, a wishbone.

In der Gebrauchsstellung des Radnabenantriebs 8 steht der Reifen 20 mit einem Teil seiner Umfangsfläche auf einer Fahrbahn oder auf einem anderen Untergrund. Ist der Radnabenantrieb 8 auf der rechten Seite des Fahrzeugs montiert, so befindet sich der Kegelstumpfmantel der Seitenwand 22 auf der linken Seite des Radnabenantriebs 8. Ist der Radnabenantrieb 8 dagegen auf der linken Seite des Fahrzeugs montiert, so befindet sich der Kegelstumpfmantel der Seitenwand 22 auf der rechten Seite des Radnabenantriebs 8, d.h. wieder zum Fahrzeug hin gerichtet. In the use position of the wheel hub drive 8th is the tire 20 with part of its peripheral surface on a carriageway or on another surface. Is the wheel hub drive 8th mounted on the right side of the vehicle, so is the Truncated cone jacket of the sidewall 22 on the left side of the wheel hub drive 8th , Is the wheel hub drive 8th on the other hand mounted on the left side of the vehicle, so there is the truncated cone shell of the side wall 22 on the right side of the wheel hub drive 8th , ie directed back towards the vehicle.

Die Seitenwand 22 grenzt radial innen an einen Innenring 24, der konzentrisch zur Achse A gelagert ist und einen Durchmesser hat, der auf ein Lager 34, zum Lagern eines Rotorzapfens bzw. Rotorinnenteils 32 abgestimmt ist. Der Durchmesser des Innenrings 24 ist erheblich kleiner als der Durchmesser des Statorträgers 12, z.B. kleiner als die Hälfte des Durchmessers des Statorträgers 12. Das Lager 34 ist bspw. ein Doppellager, z.B. ein schräg verspanntes Doppelkugellager. Alternativ wird ein einfaches Kugellager oder Wälzlager verwendet. The side wall 22 radially adjoins an inner ring on the inside 24 , which is mounted concentrically to the axis A and has a diameter which is on a bearing 34 , for supporting a rotor pin or rotor inner part 32 is tuned. The diameter of the inner ring 24 is considerably smaller than the diameter of the stator carrier 12 , Eg smaller than half the diameter of the stator 12 , The warehouse 34 is, for example, a double bearing, for example, a skewed double ball bearing. Alternatively, a simple ball bearing or rolling bearing is used.

Eine bspw. ebene scheibenförmige Seitenwand 26 liegt der Seitenwand 22 gegenüber und grenzt radial außen an den Statorträger 12. Radial innen grenzt die Seitenwand 26 an den Innenring 24. Die Seitenwand 26 kann auch eine andere Form haben, bspw. entlang der radialen Richtung R gewellt, bspw. um die Stabilität zu erhöhen. An example. Flat disc-shaped side wall 26 lies the side wall 22 opposite and radially outwardly adjacent to the stator 12 , Radially inside, the sidewall borders 26 to the inner ring 24 , The side wall 26 can also have a different shape, for example. Wavy along the radial direction R, for example. To increase the stability.

Der Statorträger 12, der Aufnahmeteil 21 des Statorträgers 12, die Seitenwand 22, der Innenring 24 und die Seitenwand 26 bilden ein ringförmiges Gehäuse 66, in dem bspw. die Steuerelektronik des Elektromotors 10 angeordnet ist. Weiterhin können Ölpumpen und/oder Ölfilter und/oder Ölleitungen und ggf. weitere Komponenten in dem vorzugsweise geschlossenen Gehäuse 66 angeordnet werden. The stator carrier 12 , the receiving part 21 of the stator carrier 12 , the side wall 22 , the inner ring 24 and the side wall 26 form an annular housing 66 , in which, for example, the control electronics of the electric motor 10 is arranged. Furthermore, oil pumps and / or oil filters and / or oil lines and possibly other components in the preferably closed housing 66 to be ordered.

Eine Rotorwand 30 verbindet den Rotorträger 14 mit dem Rotorzapfen bzw. Rotorinnenteil 32. Die Rotorwand 30 ist bspw. als ebene Scheibe ausgebildet. Die Rotorwand 30 ist parallel und mit Abstand zur Seitenwand 26 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Rotorwand 30 auch parallel und mit Abstand zu einer Seitenwand 40 der Felge 18 angeordnet. Die Felgenmitte 42 der Felge 18 ist parallel an der Mitte der Rotorwand ohne Abstand zu dieser angeordnet. A rotor wall 30 connects the rotor carrier 14 with the rotor pin or rotor inner part 32 , The rotor wall 30 is, for example, designed as a flat disc. The rotor wall 30 is parallel and at a distance from the side wall 26 arranged. In the exemplary embodiment, the rotor wall 30 also parallel and at a distance to a side wall 40 the rim 18 arranged. The rim center 42 the rim 18 is arranged parallel to the center of the rotor wall without any distance to this.

In der 1 ist außerdem eine Außendichtung 44 dargestellt, die an einem ringförmigen Vorsprung 46 gelagert ist, der außen an dem Aufnahmeteil 21 ausgebildet ist. Die Außendichtung 44 wird unten an Hand der 3 näher erläutert. In the 1 is also an outer seal 44 shown attached to an annular projection 46 is mounted, the outside of the receiving part 21 is trained. The outer seal 44 will be at the bottom of the hand 3 explained in more detail.

Eine Innendichtung 48 ist an einem Vorsprung des Aufnahmeteils 21 in einer U-förmigen Aussparung 50 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel liegt die Innendichtung 48 genau am Luftspalt des Elektromotors 10, siehe Luftspalt 64 in der 2. An inner seal 48 is at a projection of the receiving part 21 in a U-shaped recess 50 arranged. In the embodiment, the inner seal is located 48 exactly at the air gap of the electric motor 10 , see air gap 64 in the 2 ,

Zwischen der Außendichtung 44 und der Innendichtung 44 befindet sich die Lamellenbremse 18 bzw. deren Lamellen in einer Kammer 88, siehe 3, die mit einem geeigneten Öl gefüllt ist. Between the outer seal 44 and the inner gasket 44 is the multi-disc brake 18 or their slats in a chamber 88 , please refer 3 which is filled with a suitable oil.

Der Kugelrampenaktuator 52 ist bspw. so aufgebaut, wie in der Einleitung erläutert, d.h. zwei Ringe, die zueinander verdreht werden, wobei mindestens ein Ring eine Steigung bzw. eine Rampe hat, auf der Kugeln oder andere Körper rollen können. The ball ramp actuator 52 is, for example, so constructed, as explained in the introduction, ie two rings that are rotated to each other, wherein at least one ring has a slope or a ramp on the balls or other body can roll.

Die 2 zeigt ein Schnittbild des Radnabenantriebs 8. Gut zu erkennen ist insbesondere das Gehäuse 66, an dessen Umfang ein Statorkühlmantel 60 am Statorträger 12 angeordnet ist. Bspw. wird eine Wassermantelkühlung mit Gegenstromprinzip oder eine andere Kühlung verwendet. Die Kühlung dient zum Kühlen von Statorblechpaketen und Wicklungen 62, die bis zum Luftspalt 64 des Elektromotors 10 führen. Kühlmantel 60 sowie Statorblechpakete und Wicklungen 62 sind in der 2 nur symbolisch dargestellt, d.h. die Konstruktionsdetails können auch anders als dargestellt gewählt werden. The 2 shows a sectional view of the wheel hub drive 8th , Good to see is especially the case 66 , on whose circumference a stator cooling jacket 60 on the stator carrier 12 is arranged. For example. a water jacket cooling with countercurrent principle or another cooling is used. The cooling is used to cool stator laminations and windings 62 leading up to the air gap 64 of the electric motor 10 to lead. cooling jacket 60 as well as stator laminations and windings 62 are in the 2 only symbolically represented, ie the design details can also be chosen differently than shown.

Der Luftspalt 64 zwischen den Magneten des Rotors und den Statorblechpaketen hat bspw. eine Spaltbreite zwischen 0,5 Millimetern und 5 Millimetern. Die Breite des Luftspalts liegt bspw. zwischen 4 Zentimetern und 15 Zentimetern. Die Länge des Luftspalts entspricht der der Länge des Umfangs entlang der Statorblechpakete. The air gap 64 between the magnets of the rotor and the stator laminations, for example, has a gap width between 0.5 millimeters and 5 millimeters. The width of the air gap is, for example, between 4 centimeters and 15 centimeters. The length of the air gap corresponds to the length of the circumference along the stator lamination.

In der 2 sind außerdem ein Abstand A1 und ein Abstand A2 dargestellt, die an einem Radius R1 bzw. R2 zwischen den Seitenwänden 22 und 26 liegen. Der Radius R2 ist dabei kleiner als der Radius R1. Der Abstand A2 ist kleiner als der Abstand A1, bspw. um mindestens die Hälfte des Wertes des Abstands A1. Die Werte der Abstände A1 und A2 sind durch die sich mit zunehmendem radialen Abstand zur Achse A aufweitende Form der Seitenwand 22 gegeben. Der Abstand A1 bzw. A2 wird bspw. von der Innenfläche der Seitenwand 26 zu der Innenfläche der Seitenwand 22 gemessen. Alternativ können andere Bezugsgrößen gewählt werden, bspw. ein Mittellinie der Seitenwand 26 bzw. 22, wobei jedoch die oben angegebenen Verhältnisse zwischen den Abständen A1 und A2 ebenfalls gelten können. In the 2 In addition, a distance A1 and a distance A2 are shown, which are at a radius R1 or R2 between the side walls 22 and 26 lie. The radius R2 is smaller than the radius R1. The distance A2 is smaller than the distance A1, for example by at least half the value of the distance A1. The values of the distances A1 and A2 are due to the shape of the side wall which widens as the radial distance from the axis A increases 22 given. The distance A1 or A2 is, for example, from the inner surface of the side wall 26 to the inner surface of the side wall 22 measured. Alternatively, other references may be chosen, for example, a centerline of the sidewall 26 respectively. 22 However, the above-mentioned relationships between the distances A1 and A2 may also apply.

Ein Innendurchmesser D1 des Rotorträgers 14 ist größer als ein Außendurchmesser D2 des Statorträgers 12, bspw. um mindestens 10 Prozent des Innendurchmessers D1. Ein Innendurchmesser D3 des Statorträgers 12 ist kleiner als der Außendurchmesser D2 des Statorträgers 12, bspw. maximal um 10 Prozent des Außendurchmessers D2. An inner diameter D1 of the rotor carrier 14 is larger than an outer diameter D2 of the stator carrier 12 , for example, at least 10 percent of the inner diameter D1. An inner diameter D3 of the stator carrier 12 is smaller than the outer diameter D2 of the stator 12 , for example, at most by 10 percent of the outer diameter D2.

Die 3 zeigt eine Detailansicht des Radnabenantriebs 8, insbesondere eine Detailansicht des Aufnahmeteils 21, an dem Aufnahmeteil 21 sind Linearführungen 95 ausgebildet, bspw. trapezförmige Vorsprünge und trapezförmige Aussparungen bzw. Nuten, die in axialer Richtung A, d.h. parallel zu der Achse A verlaufen. Alternativ werden bspw. rechteckförmige bzw. quadratische Formen oder Kombination der genannten Formen verwendet. The 3 shows a detailed view of the wheel hub drive 8th , in particular a detailed view of the receiving part 21 , on the receiving part 21 are linear guides 95 formed, for example. Trapezoidal projections and trapezoidal recesses or grooves extending in the axial direction A, ie parallel to the axis A. Alternatively, for example. used rectangular or square shapes or combination of said forms.

Die Linearführungen 95 sind auf Innenverzahnungen von Innenlamellen 70 bis 76 der Lamellenbremse 16 abgestimmt. Die Innenlamellen 70 bis 76 sind als Lamellenringe ausgebildet, bspw. aus Stahl. Die Innenlamellen 70 bis 76 sind auf den Linearführungen 95 axial beweglich gelagert und können durch das unten näher erläuterte Betätigungselement der Lamellenbremse 16 zusammengedrückt werden, insbesondere gemeinsam mit unten noch näher erläuterten Außenlamellen 80 bis 86 der Lamellenbremse 16. The linear guides 95 are on internal gears of inner disks 70 to 76 the multi-disc brake 16 Voted. The inner disks 70 to 76 are formed as laminar rings, for example. Steel. The inner disks 70 to 76 are on the linear guides 95 mounted axially movable and can by the below explained in more detail actuator of the multi-disc brake 16 be compressed, in particular together with below explained in more detail outer plates 80 to 86 the multi-disc brake 16 ,

Die Innenlamellen 70 bis 76 sind mit einem nicht dargestellten Belag beschichtet, insbesondere beidseitig oder einseitig, siehe für eine andere Bremse auch den Belag 370a in 4. Für den Belag und das Öl der Lamellenbremse 16 gelten die in der Einleitung genannten Aussagen. The inner disks 70 to 76 are coated with a coating, not shown, in particular on both sides or on one side, see for another brake and the coating 370a in 4 , For the lining and the oil of the multi-disc brake 16 the statements stated in the introduction apply.

Den freien Enden der Innenlamellen 70 bis 86 gegenüberliegend sind Linearführungen 96 ausgebildet, die bspw. ebenfalls aus trapezförmigen Vorsprüngen und trapezförmigen Aussparungen bestehen können, vorzugsweise in axialer Richtung a verlaufend. Alternativ werden bspw. rechteckförmige bzw. quadratische Formen oder Kombination der genannten Formen verwendet. Die Linearführungen 96 sind auf Außenverzahnungen von Außenlamellen 80 bis 86 der Lamellenbremse 16 abgestimmt. Die Außenlamellen 80 bis 86 sind ebenfalls als Lamellenringe ausgebildet, bspw. aus Stahl. Die Außenlamellen 80 bis 86 sind auf den Linearführungen 96 axial beweglich gelagert und können durch das unten näher erläuterte Betätigungselement der Lamellenbremse 16 zusammengedrückt werden, insbesondere indirekt über die Innenlamellen 70 bis 76 der Lamellenbremse 16. The free ends of the inner plates 70 to 86 opposite are linear guides 96 formed, for example, may also consist of trapezoidal projections and trapezoidal recesses, preferably in the axial direction a running. Alternatively, for example, rectangular or square shapes or combination of said shapes are used. The linear guides 96 are on external teeth of outer plates 80 to 86 the multi-disc brake 16 Voted. The outer disks 80 to 86 are also designed as laminar rings, for example. Steel. The outer disks 80 to 86 are on the linear guides 96 mounted axially movable and can by the below explained in more detail actuator of the multi-disc brake 16 be compressed, in particular indirectly via the inner plates 70 to 76 the multi-disc brake 16 ,

Die Außenlamellen 80 bis 86 sind im Ausführungsbeispiel nicht beschichtet. Alternativ können sowohl Innenlamellen als auch Außenlamellen beschichtet werden, bspw. jeweils an der nach außen (oben) zeigenden Seite bzw. Fläche oder an der nach innen (unten) zeigenden Seite bzw. Fläche. Weiter alternativ können nur die Außenlamellen beschichtet werden. The outer disks 80 to 86 are not coated in the embodiment. Alternatively, both inner disks and outer disks can be coated, for example, in each case on the side or surface pointing outwards (above) or on the side or surface pointing inwards (downwards). Further alternatively, only the outer plates can be coated.

Obwohl in der 3 vier Lamellenpaare dargestellt sind, kann auch eine andere Paaranzahl verwendet werden, insbesondere eine Anzahl, die zwischen zwei und zwanzig liegt. Although in the 3 four pairs of lamellae are shown, a different number of pairs can be used, in particular a number that is between two and twenty.

Eine ringförmige Ölkammer 88 ist zwischen den Linearführungen 95 und 96 ausgebildet. Aufgrund der in der Ölkammer 88 angeordneten Innenlamellen 70 bis 76 im Wechsel mit den Außenlamellen 80 bis 84 ergibt sich im nicht betätigten Zustand der Lamellenbremse 16 ein mäanderförmiger Verlauf des Öls in der Ölkammer 16 zwischen den zueinander beabstandeten Lamellen. Wird die Lamellenbremse 16 betätigt, so werden die Spalte zwischen den Lamellen 70 bis 76, 80 bis 86 verkleinert bis sich zueinander benachbarte Lamellen 70 bis 76, 80 bis 86 berühren. Das Öl wird dabei aus den Mäandern herausgedrückt und kann bspw. entlang der Führungen 95, 96 in Seitenbereich der Ölkammer 88 fließen, von wo es beim Entspannen bzw. Loslassen der Lamellenbremse 16 wieder zurückströmt, insbesondere auch entlang der sich dann wieder bildenden Mäander. An annular oil chamber 88 is between the linear guides 95 and 96 educated. Because of in the oil chamber 88 arranged inner fins 70 to 76 in alternation with the outer disks 80 to 84 results in the non-actuated state of the multi-disc brake 16 a meandering course of the oil in the oil chamber 16 between the spaced apart slats. Will the multi-disc brake 16 pressed, so are the gaps between the slats 70 to 76 . 80 to 86 reduced to each other adjacent lamellae 70 to 76 . 80 to 86 touch. The oil is pushed out of the meander and can, for example, along the guides 95 . 96 in side area of the oil chamber 88 flow, from where it when relaxing or letting go of the multi-disc brake 16 flows back again, especially along the then forming meanders.

Die Ölkammer 88 kann über nicht dargestellte Ölleitungen bzw. Ölkanäle im Aufnahmeteil 21 mit einem Ölfilter und/oder einer Ölpumpe in Verbindung stehen. Das Öl kann bspw. einer Kühlvorrichtung zugeführt werden und/oder zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums dienen. The oil chamber 88 can not shown oil lines or oil channels in the receiving part 21 communicate with an oil filter and / or an oil pump. The oil can, for example, be supplied to a cooling device and / or serve to heat the vehicle interior.

Das Betätigungselement der Lamellenbremse 16 wird im Ausführungsbeispiel durch einen Kugelrampenaktuator 52 gebildet, der zwei Rillenringe 90, 92 enthält, die im Aufnahmeteil 21 in der Nähe der Innenlamelle 76 und der Außenlamelle 86 angeordnet sind. Alternativ kann der Kugelrampenaktuator 52 auch an eine Außenlamelle angrenzen. Die Ringe 90, 92 haben einen mittleren Durchmesser, der etwa dem mittleren Durchmesser der Innenlamellen 70 bis 76 entspricht oder bspw. nur um maximal 5 Prozent oder um maximal 10 Prozent vom mittleren Durchmesser der Innenlamellen 70 bis 76 abweicht. Zur Bestimmung des mittleren Durchmessers der Innenlamellen 70 bis 76 wird bspw. auf einen kleinsten Innendurchmesser der Verzahnung und auf den Außendurchmesser der betreffenden Innenlamelle 70 bis 76 Bezug genommen. The actuating element of the multi-disc brake 16 is in the embodiment by a Kugelrampenaktuator 52 formed, the two grooved rings 90 . 92 contains in the receiving part 21 near the inner lamella 76 and the outer lamella 86 are arranged. Alternatively, the Kugelrampenaktuator 52 also adjacent to an outer lamella. The Rings 90 . 92 have a mean diameter that is about the mean diameter of the inner disks 70 to 76 corresponds or, for example, only by a maximum of 5 percent or by a maximum of 10 percent of the mean diameter of the inner disks 70 to 76 differs. For determining the mean diameter of the inner disks 70 to 76 is, for example, to a smallest inner diameter of the toothing and the outer diameter of the respective inner plate 70 to 76 Referenced.

Kugeln, siehe z.B. Kugel 54, oder andere Wälzkörper sind zwischen den Rillenringen 90, 92 angeordnet. Im nicht betätigten Zustand kann es bereits einen Spalt 94 zwischen den Ringen 90 und 92 geben. Alternativ entsteht der Spalt 94 erst beim Betätigen der Lamellenbremse 16 durch das Verdrehen des Ringes 92 relativ zum Ring 90. Alternativ können beide Ringe 90, 92 beim Betätigen der Lamellenbremse 16 gedreht werden oder nur der Ring 90. Das Verdrehen erfolgt in Umfangsrichtung der Ringe 90 bzw. 92. Balls, see eg ball 54 , or other rolling elements are between the groove rings 90 . 92 arranged. In the non-actuated state, there may already be a gap 94 between the rings 90 and 92 give. Alternatively, the gap is created 94 only when the multi-disc brake is actuated 16 by twisting the ring 92 relative to the ring 90 , Alternatively, both rings 90 . 92 when operating the multi-disc brake 16 be turned or just the ring 90 , The twisting takes place in the circumferential direction of the rings 90 respectively. 92 ,

Der Ring 90 und/oder der Ring 92 hat eine Steigung der Rille zur Aufnahme der Kugeln, siehe z.B. Kugel 54, oder der anderen Wälzkörper. Durch diese Steigung vergrößert sich der Abstand der Ringe 90, 92 beim Verdrehen mindestens eines Ringes 90, 92. Der Kugelrampenaktuator 52 kann mit der Ölkammer 88 in Verbindung stehen, um ihn zu ölen. Alternativ kann eine separate Schmierung für den Kugelrampenaktuator 52 verwendet werden. The ring 90 and / or the ring 92 has a slope of the groove for receiving the balls, see eg ball 54 , or the other rolling element. This pitch increases the distance between the rings 90 . 92 when twisting at least one ring 90 . 92 , The ball ramp actuator 52 can with the oil chamber 88 communicate with him to oil him. Alternatively, a separate lubrication for the Kugelrampenaktuator 52 be used.

Das Verdrehen der Ringe 90, 92 zueinander kann durch eine bekannte Vorrichtung erfolgen, bspw. unter Verwendung eines hydraulischen oder pneumatischen Kolbens. The twisting of the rings 90 . 92 to each other can be done by a known device, for example. Using a hydraulic or pneumatic piston.

Ein nicht dargestelltes Rückstellelement erleichtert das Lösen der Lamellenbremse 16, bspw. geeignete Federringe zwischen den Lamellen 70 bis 76 bzw. 80 bis 86. Alternativ werden keine separaten Rückstellelemente für das Rückstellen der Lamellenbremse 16 verwendet. An unillustrated return element facilitates the release of the multi-disc brake 16 , for example. Suitable spring rings between the slats 70 to 76 respectively. 80 to 86 , Alternatively, no separate reset elements for the return of the multi-disc brake 16 used.

Eine Schraube 97 kann zum Befestigen eines nicht dargestellten Anschlagringes 99 für die Innenlamellen 70 bis 76 dienen. Alternativ kann ein Sprengring verwendet werden, d.h. die Schraube 97 wird nicht verwendet. A screw 97 can for fixing a stop ring, not shown 99 for the inner plates 70 to 76 serve. Alternatively, a snap ring can be used, ie the screw 97 is not used.

Eine Schraube 98 kann zum Befestigen eines nicht dargestellten Anschlagringes für die Außenlamellen 80 bis 86 am Rotorträger 14 sowie einer Kammerwand 87 am Rotorträger 14 dienen. Alternativ kann hier als Anschlag für die Außenlamellen 80 bis 86 ein Sprengring als Anschlagring verwendet werden. Weiter alternativ kann auch nur entweder innen oder außen ein Anschlagring verwendet werden. Die Kammerwand 87 ist möglichst weit nach innen gezogen, um den Durchmesser der Außendichtung 44 zu verkleinern und dadurch Reibverluste zu minimieren. Alternativ kann die Kammerwand 87 verkürzt werden, wobei die Außendichtung 44 weiter außen angeordnet werden kann, bspw. auf dem gleichen Radius wie die Innendichtung 48. A screw 98 can for fixing a stop ring, not shown, for the outer plates 80 to 86 on the rotor carrier 14 and a chamber wall 87 on the rotor carrier 14 serve. Alternatively, here as a stop for the outer plates 80 to 86 a snap ring can be used as a stop ring. Next alternatively, only one stop ring can be used either inside or outside. The chamber wall 87 is pulled as far inward as possible to the diameter of the outer seal 44 to reduce and thereby minimize friction losses. Alternatively, the chamber wall 87 be shortened, with the outer seal 44 can be arranged further out, for example. On the same radius as the inner seal 48 ,

Eine Breite B1 des Aufnahmeteils 21 ist bspw. mehr als doppelt oder mehr als dreimal so groß wie eine Breite B2 des Statorträgers 12. A width B1 of the receiving part 21 is, for example, more than twice or more than three times as large as a width B2 of the stator 12 ,

Die Außendichtung 44 wird am Vorsprung 46 montiert. Im Ausführungsbeispiel wird ein U-förmiger Wellendichtring als Außendichtung 44 verwendet, der die folgenden Teile enthält:

  • – ein ringförmiges Lagerteil, das an einer Seitenfläche des Vorsprungs 46 anliegt und bspw. eine Metalleinlage enthält oder aus Metall besteht,
  • – einen quer, insbesondere im Winkel von 90 Winkelgrad, zum Lagerteil angeordneten scheibenförmigen Mittelteil, der bspw. ebenfalls Metall enthält oder aus Metall besteht, und
  • – einen quer zum Mittelteil angeordneten ringförmigen freien Teil mit einer Dichtlippe, bspw. aus einem Kunststoffmaterial, ggf. unterstützt durch einen Metallring, insbesondere einen Druckfederring.
The outer seal 44 is at the lead 46 assembled. In the exemplary embodiment, a U-shaped shaft seal as an outer seal 44 which contains the following parts:
  • - An annular bearing part, which on a side surface of the projection 46 is present and, for example, contains a metal insert or consists of metal,
  • A transverse, in particular at an angle of 90 degrees, arranged to the bearing part disc-shaped central part, which, for example. Also contains metal or consists of metal, and
  • - A transverse to the central part arranged annular free part with a sealing lip, for example. From a plastic material, possibly supported by a metal ring, in particular a compression spring ring.

Der Lagerteil und der freie Teil erstrecken sich in die gleiche Richtung vom Mittelteil weg, der auch als Basis bezeichnet werden kann. Die Basis der Außendichtung 44 liegt im Ausführungsbeispiel außen an einer Öffnung, in der die Außendichtung 44 montiert ist. Somit übt die Dichtlippe einen radial nach außen gerichteten Druck auf die im Betrieb des Elektromotors 10 rotierende Seitenwand 87 aus. Alternativ kann auch eine V-förmige oder eine L-förmige Außendichtung 44 verwendet werden, wobei für alle erwähnten Dichtungsarten bezüglich der Materialwahl und der Temperaturbeständigkeit auf die Einleitung verwiesen wird. The bearing part and the free part extend in the same direction away from the central part, which can also be referred to as a base. The base of the outer seal 44 lies in the embodiment outside of an opening in which the outer seal 44 is mounted. Thus, the sealing lip exerts a radially outwardly directed pressure on the operation of the electric motor 10 rotating side wall 87 out. Alternatively, a V-shaped or an L-shaped outer seal 44 are used, with reference to the introduction for all mentioned types of seal with respect to the choice of materials and the temperature resistance.

Die Innendichtung 48 wird in der bspw. ringförmigen Aussparung 50 montiert. Im Ausführungsbeispiel wird ein U-förmiger Wellendichtring als Innendichtung 48 verwendet, der die folgenden Teile enthält:

  • – ein ringförmiges Lagerteil, das am Boden der Aussparung 50 anliegt und bspw. eine Metalleinlage enthält oder aus Metall besteht,
  • – einen quer, insbesondere im Winkel von 90 Winkelgrad, zum Lagerteil angeordneten scheibenförmigen Mittelteil, der bspw. ebenfalls Metall enthält oder aus Metall besteht und der an einer Seitenfläche der Aussparung 50 anliegt, und
  • – einen quer zum Mittelteil angeordneten, ringförmigen, freien Teil mit einer Dichtlippe, bspw. aus einem Kunststoffmaterial.
The inner seal 48 is in the example. Annular recess 50 assembled. In the embodiment, a U-shaped shaft seal as an inner seal 48 which contains the following parts:
  • - An annular bearing part, which at the bottom of the recess 50 is present and, for example, contains a metal insert or consists of metal,
  • A transverse, in particular at an angle of 90 degrees, arranged to the bearing part disc-shaped central part, which, for example. Also contains metal or consists of metal and on a side surface of the recess 50 is present, and
  • - Arranged transversely to the central part, annular, free part with a sealing lip, for example. From a plastic material.

Der Lagerteil und der freie Teil erstrecken sich in die gleiche Richtung vom Mittelteil weg, der auch als Basis bezeichnet werden kann. Die Basis der Innendichtung 48 liegt im Ausführungsbeispiel an der näher zum Luftspalt 64 liegenden Seitenwand der Aussparung 50. Somit übt die Dichtlippe einen radial nach außen gerichteten Druck auf den im Betrieb des Elektromotors 10 rotierenden Rotorträger 14 aus. Alternativ kann auch eine V-förmige oder eine L-förmige Innendichtung 48 verwendet werden, wobei bezüglich der Materialwahl und der Temperaturbeständigkeit aller erwähnter Dichtungsarten auf die Einleitung verwiesen wird. The bearing part and the free part extend in the same direction away from the central part, which can also be referred to as a base. The base of the inner seal 48 is in the embodiment of the closer to the air gap 64 lying side wall of the recess 50 , Thus, the sealing lip exerts a radially outwardly directed pressure on the operation of the electric motor 10 rotating rotor carrier 14 out. Alternatively, a V-shaped or an L-shaped inner seal 48 be used, with respect to the choice of materials and the temperature resistance of all mentioned types of seal reference is made to the introduction.

Eine oder beide Dichtungen 44, 48 können auch am Rotorträger 14 montiert werden, z. B. mit Druckfederringen in den Dichtungen. Dabei bleibt die Lage der Basis unverändert, so kann die Dichtlippe der Dichtung 44 dann am Aufnahmeteil 21 bzw. die Dichtlippe der Dichtung 48 dann ebenfalls am Aufnahmeteil 21 anliegen. One or both seals 44 . 48 can also be on the rotor arm 14 be mounted, for. B. with compression spring rings in the seals. The position of the base remains unchanged, so the sealing lip of the seal 44 then on the receiving part 21 or the sealing lip of the seal 48 then also on the receiving part 21 issue.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Kugelrampenaktuator 52 bzw. 54 mittig im Lamellenpaket der Lamellenbremse 16 oder einer anderen Lamellenbremse angeordnet werden. An Stelle eines Kugelrampenaktuators kann auch hier ein hydraulischer Doppelkolben bzw. können mehrere hydraulisch betätigte Kolben verwendet werden. In beiden Fällen kann die Innendichtung 48 dann weiter radial innen liegend angeordnet werden als in der 3 gezeigt ist, insbesondere auf dem gleichen Radius wie die Außendichtung 44. Der Luftspalt 64 kann dabei an derselben Position bleiben, wie in der 3 gezeigt, wobei es jedoch einen in radialer Richtung liegenden Spalt zwischen der Innendichtung und dem Luftspalt 64 gibt. In another embodiment, the ball ramp actuator 52 respectively. 54 centrally in the disk pack of the multi-disc brake 16 or another disc brake can be arranged. Instead of a ball ramp actuator, a hydraulic double piston or a plurality of hydraulically actuated pistons can also be used here. In both cases, the inner seal 48 then be placed further radially inward than in the 3 is shown, in particular on the same radius as the outer seal 44 , The air gap 64 can stay in the same position as in the 3 however, there is a radial gap between the inner seal and the air gap 64 gives.

Bei einer anderen Variante kann ohne Innendichtung 48 gebaut werden. Dabei dringt das Öl der Ölkammer 88 auch in den Luftspalt 64 sowie in das Lager 34 ein, siehe 1 und 2. In another variant can without inner seal 48 be built. The oil penetrates the oil chamber 88 also in the air gap 64 as well as in the warehouse 34 a, see 1 and 2 ,

Bei der Montage des Elektromotors 10 wird wie folgt vorgegangen:

  • – an den Statorträger 12 werden die Kühlung, die Wicklungen und die Blechpakete montiert,
  • – danach werden die Dichtung 48, der Ring 90, die Kugeln 54, ggf. mit sogenanntem Käfig, und der Ring 92 eingesetzt, die Teile 90 bis 92 ggf. als vorgefertigtes Bauteil,
  • – anschließend wird der Rotorträger 14 montiert,
  • – danach werden abwechselnd die Außenlamellen 80 bis 86 und die Innenlamellen 70 bis 76 eingelegt,
  • – mit Hilfe der Schraube 97 sowie mit weiteren Schrauben oder auf andere Art wird der Anschlagring für die Innenlamellen 70 bis 76 befestigt, insbesondere für die äußere Außenlamelle 80,
  • – der Anschlagring für die Außenlamellen 80 bis 86, insbesondere für die äußere Außenlamelle 80, wird aufgelegt,
  • – die Wand 87 und der Anschlagring für die Außenlamellen wird mit der Schraube 98 sowie mit weiteren Schrauben befestigt,
  • – die Dichtung 44 wird eingesetzt, und
  • – gleich oder später wird die Ölkammer 88 mit Öl befüllt.
When mounting the electric motor 10 the procedure is as follows:
  • - to the stator 12 the cooling, the windings and the laminated cores are mounted,
  • - after that, the seal 48 , the ring 90 , the balls 54 , possibly with a so-called cage, and the ring 92 used the parts 90 to 92 possibly as a prefabricated component,
  • - then the rotor carrier 14 assembled,
  • - then the outer lamellae alternate 80 to 86 and the inner plates 70 to 76 inserted,
  • - with the help of the screw 97 as well as with other screws or in another way, the stop ring for the inner plates 70 to 76 fastened, in particular for the outer outer plate 80 .
  • - The stop ring for the outer plates 80 to 86 , in particular for the outer outer plate 80 , is hung up,
  • - the wall 87 and the stop ring for the outer plates is with the screw 98 as well as with other screws,
  • - the seal 44 is used, and
  • - the oil chamber will be the same or later 88 filled with oil.

Falls die Dichtung 48 in einer Nut läuft, kann der Rotor 14 an dieser Stelle, d.h. an der Dichtung, geteilt sein. If the seal 48 running in a groove, the rotor can 14 be divided at this point, ie at the seal.

Auf diese Art kann die Lamellenbremse 16 auch ohne Demontage der Felge 18 gewartet werden, indem die oben angegebenen Schritte nach dem Ölablassen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. In this way, the multi-disc brake 16 also without disassembly of the rim 18 to be serviced by following the above steps after draining the oil in reverse order.

Die 4 zeigt einen Radnaben-Außenläufermotor 100a der Bestandteil eines Radnabenantriebs 102a ist. Ein Rotor 120a dreht sich um die Drehachse A. Der Elektro-Motor 100a enthält einen innerhalb des Rotors 120a angeordneten Stator 140a. The 4 shows a wheel hub external rotor motor 100a the component of a wheel hub drive 102 is. A rotor 120a revolves around the axis of rotation A. The electric motor 100a contains one inside the rotor 120a arranged stator 140a ,

Der Stator 140a enthält einen zylinderförmigen Ring, der an einer Seite (hier rechts) durch eine bspw. kreisförmige Seitenwand geschlossen wird, die ggf. durch radiale Rippen verstärkt ist, so dass sich im Inneren des Rings ein Statorinnenraum bildet. Die Seitenwand ist an der vom Statorinnenraum abgewandten Seite mit einer Fixierung 160a fest verbunden, die bspw. an einem Fahrzeugrahmen gelagert ist, insbesondere unter Verwendung eines Querlenkers. Im Beispiel liegt die Seitenwand des Stators 140a auf der rechten Seite. Ein Rotorschaft ist nicht vorhanden, kann aber vorgesehen werden. The stator 140a includes a cylindrical ring which is closed on one side (here right) by an example. Circular side wall, which is optionally reinforced by radial ribs, so that forms a stator interior in the interior of the ring. The side wall is on the side facing away from the stator interior side with a fixation 160a firmly connected, for example, is mounted on a vehicle frame, in particular using a control arm. In the example, the side wall of the stator is located 140a On the right side. A rotor shaft is not available, but can be provided.

Der Rotor 120a enthält ebenfalls einen zylinderförmigen Ring, der um die Drehachse A drehbar gelagert ist. Der zylinderförmigen Ring des Stators 140a und der zylinderförmigen Ring des Rotors 120a sind koaxial zueinander gelagert, wobei der Ring des Rotors 120a außerhalb des Rings des Stators 14a angeordnet ist. An der Innenseite des Rings des Rotors 120a sind Permanentmagnete M2 angeordnet, die durch ein von den Spulen des Stators 140a erzeugtes magnetisches Drehfeld bewegt bzw. angetrieben werden. The rotor 120a Also includes a cylindrical ring which is rotatably mounted about the axis of rotation A. The cylindrical ring of the stator 140a and the cylindrical ring of the rotor 120a are mounted coaxially with each other, wherein the ring of the rotor 120a outside the ring of the stator 14a is arranged. On the inside of the ring of the rotor 120a Permanent magnets M2 are arranged through one of the coils of the stator 140a generated magnetic rotating field to be moved or driven.

Die eine Seite des Rings des Rotors 120a ist durch eine kreisförmige Scheibe verschlossen. An der freien Seite des Rings des Rotors 120a befindet sich – rechts in 4 – eine Rotorplatte 150a, die bspw. als Scheibenring bzw. Kreisring ausgebildet ist und die einen Motorinnenraum des Motors 100a abdeckt. One side of the ring of the rotor 120a is closed by a circular disc. On the free side of the ring of the rotor 120a is located - right in 4 - a rotor plate 150a , Which is formed, for example, as a disc ring or annulus and the engine compartment of the engine 100a covers.

Der Ring des Stators 140a hat in axialer Richtung gesehen eine kleinere Höhe als der Ring des Rotors 120a, so dass er im Innenraum des Motors 100a angeordnet werden kann. The ring of the stator 140a has seen in the axial direction a smaller height than the ring of the rotor 120a so that he is in the interior of the engine 100a can be arranged.

Der Rotor 120a ist am Stator 140a mit Hilfe eines Lagers 180a gelagert, z.B. mit Hilfe eines Rillenkugellagers, das bspw. zueinander verspannte Kegel enthält. Somit kann sich der Rotor 120a um die Drehachse A herum und auch um den Stators 140a herum drehen. The rotor 120a is on the stator 140a with the help of a warehouse 180a stored, for example by means of a deep groove ball bearing, which contains, for example, each other strained cone. Thus, the rotor can 120a around the axis of rotation A and also around the stator 140a turn around.

Der Rotor 120a und der Stator 140a sind in der 4 in radialer Richtung R gesehen stark verkürzt dargestellt. Der Motor 100a befindet sich komplett innerhalb einer Felge 200a. Die Felge 200a ist bspw. eine 15, 16, 17, 18 oder eine 19 Zoll Felge. Alternativ kann die Felge 200a ein anderes Nennmaß haben. Die Felge 200a hat an ihrer in der 4 linken Seite einen Felgenträger 210a, der bspw. auch als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Felgenträger 210a Rippen enthalten. The rotor 120a and the stator 140a are in the 4 seen in the radial direction R shown greatly shortened. The motor 100a is completely inside a rim 200a , The rim 200a is, for example, a 15, 16, 17, 18 or a 19 inch rim. Alternatively, the rim 200a have a different nominal size. The rim 200a has at her in the 4 left side a rim carrier 210a , which is formed, for example, as a circular disc. Alternatively or additionally, the rim carrier 210a Ribs included.

Auf der Felge 200a ist ein Reifen 220a aufgezogen, der bspw. eine Gummimischung enthält sowie bspw. Stahleinlagen. On the rim 200a is a tire 220a mounted, the example contains a rubber compound and, for example, steel inserts.

Eine Schraubverbindung 240a und weitere nicht dargestellte Schraubverbindungen dienen der Befestigung der Rotorplatte 150a an dem Rotor 120a. Zwischen der Rotorplatte 150a und dem Rotor 120a kann entlang der Umfangsrichtung eine Dichtung 260a vorgesehen sein, z.B. ein statisch dichtender O-Ring oder eine statisch dichtende Flachdichtung. A screw connection 240a and further screw, not shown, are used to attach the rotor plate 150a on the rotor 120a , Between the rotor plate 150a and the rotor 120a can seal along the circumferential direction 260a be provided, for example, a static sealing O-ring or a static sealing gasket.

Eine Schraubverbindung 320a dient zur Befestigung der Felge 200a bzw. genauer des Felgenträgers 210a am Rotor 120a. Der Rotor 120a hat eine nach außen zeigende Seitenwand, an der die Schraubverbindung 320a befestigt ist. Weitere nicht dargestellte Schraubverbindungen dienen der Befestigung der Felge 200a an der Rotorseitenwand. Ggf. kann zur Befestigung der Felge 200a auch wieder ein Rotorschaft am Rotor 120a ausgebildet sein, siehe 1 bis 3. A screw connection 320a is used to attach the rim 200a or more precisely the rim carrier 210a on the rotor 120a , The rotor 120a has an outwardly facing side wall at which the screw connection 320a is attached. Other screw connections, not shown, are used to attach the rim 200a on the rotor side wall. Possibly. Can be used to attach the rim 200a again a rotor shaft on the rotor 120a be educated, see 1 to 3 ,

Alternativ kann auch eine anderer Befestigungsart des Reifens 220a am Motor 100a gewählt werden, z.B. direkt am Rotor 120a, d.h. ohne Verwendung einer zusätzlichen Felge oder unter Verwendung einer "Außenfelge", d.h. bspw. ohne Felgenträger 210a. Alternatively, another type of attachment of the tire 220a at the engine 100a can be selected, for example, directly on the rotor 120a ie without the use of an additional rim or using an "outer rim", ie, for example, without a rim carrier 210a ,

Eine Lamellenbremse 360a ist am Rotor 360a und am Stator 140a angeordnet. Genauer gesagt, sind am Stator 140a Innenlamellen 70a mit Innenverzahnung und am Rotor Außenlamellen mit Außenverzahnung auf Linearführungen angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gibt es zwei Lamellenpaare und eine zusätzliche Außenlamelle 80a. Wieder sind die Innenlamellen 70a beidseitig mit einem Belag beschichtet, siehe bspw. Belag 370a an der linken Seite der rechten Innenlamelle 70a. Es kann jedoch auch ein andere Anzahl von Paaren von Lamellen 70a, 80a verwendet werden. A multi-disc brake 360a is on the rotor 360a and at the stator 140a arranged. More precisely, are at the stator 140a inner disk 70a with internal teeth and arranged on the rotor outer disks with external teeth on linear guides. In the exemplary embodiment, there are two pairs of lamellae and an additional outer lamella 80a , Again the inner fins are 70a coated on both sides with a covering, see, for example, covering 370a on the left side of the right inner lamella 70a , However, it can also be a different number of pairs of slats 70a . 80a be used.

Ein Betätigungselement 340a (Aktuator) der Lamellenbremse 360a ist am Stator 140a angeordnet. Dichtungen der Lamellenbremse 360a sind in der 4 nicht dargestellt. Jedoch können die gleichen oder ähnliche Dichtkonzepte, wie oben an Hand der 1 bis 3 erläutert, verwendet werden. Die Lamellenbremse 360a kann auch näher an der Rotorseitenwand 120a angeordnet werden, was auch für die 1 bis 3 gilt, d.h. zwischen Magneten, z.B. M2, bzw. Statorwicklungen und der Rotorseitenwand 120a. An actuator 340a (Actuator) of the multi-disc brake 360a is on the stator 140a arranged. Seals of the multi-disc brake 360a are in the 4 not shown. However, the same or similar sealing concepts, as above with reference to the 1 to 3 explained. The multi-disc brake 360a can also be closer to the rotor sidewall 120a be arranged, which also for the 1 to 3 applies, ie between magnets, eg M2, or stator windings and the rotor side wall 120a ,

Es kann wieder ein U-Ring oder es können mehrere U-Ringe oder andere Dichtungselemente zum Abdichten der Lamellenbremse 360a verwendet werden, z.B. ein V-Ring. Auch ein oder mehrere L-förmig ausgebildete Dichtungselement(e) können zum Abdichten der Lamellenbremse 360a bzw. der erwähnten Abwandlungen verwendet werden. Auch Kombinationen dieser Dichtungsarten sind bei allen Ausführungsbeispielen möglich. It can be a U-ring again or it can have multiple U-rings or other sealing elements for sealing the multi-disc brake 360a used, eg a V-ring. Also, one or more L-shaped sealing element (s) can be used to seal the multi-disc brake 360a or the aforementioned modifications. Combinations of these types of seals are possible in all embodiments.

Auch bei dem Motor 100a lässt sich ein Stator mit kegelmantelförmiger Seitenwand verwenden. Die Montage der Lamellenbremse 360a erfolgt bspw. wie die Montage der Lamellenbremse 16. Also with the engine 100a can use a stator with a cone-shaped side wall. The assembly of the multi-disc brake 360a takes place, for example, as the assembly of the multi-disc brake 16 ,

Die 5 zeigt eine Konfiguration eines Elektromotors 400 mit bspw. zwölf Wicklungen W1 bis W12. Alternativ kann eine andere Wicklungsanzahl verwendet werden. The 5 shows a configuration of an electric motor 400 with, for example, twelve windings W1 to W12. Alternatively, a different number of turns can be used.

Der Elektromotor 400 ist ein Außenläufermotor und enthält einen Stator 402 und einen Rotor 404. Am Stator 402 sind die Wicklungen W1 bis W12 um Blechpakete herum angeordnet. Am Rotor sind eine Vielzahl von Magneten angeordnet, wobei ein Magnet M10 in der 5 gezeigt ist. Alternativ können elektrisch leitende Stäbe oder Wicklungen am Rotor 404 verwendet werden, in die durch Induktion Ströme zum Erzeugen der Magnetfelder induziert werden. The electric motor 400 is an external rotor motor and contains a stator 402 and a rotor 404 , At the stator 402 the windings W1 to W12 are arranged around laminations around. On the rotor, a plurality of magnets are arranged, wherein a magnet M10 in the 5 is shown. Alternatively, electrically conductive rods or windings on the rotor 404 can be used, are induced in the induction currents for generating the magnetic fields.

Der Elektromotor 400 enthält ebenfalls eine Perimeter-Lamellenbremse, die jedoch in der 4 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Der Elektromotor 400 kann wie die in den 1 bis 4 dargestellten Elektromotoren 10 und 100a aufgebaut sein. The electric motor 400 also includes a perimeter multi-disc brake, but in the 4 not shown for reasons of clarity. The electric motor 400 like the ones in the 1 to 4 illustrated electric motors 10 and 100a be constructed.

Die den Wicklungen W7 bis W12 zugeordneten Schaltbrücken werden wie die den Wicklungen W1 bis W6 zugeordneten Schaltbrücken angesteuert bei entgegengesetztem Wicklungssinn der Wicklungen W7 bis W12 im Vergleich zum Wicklungssinn der Wicklungen W1 bis W6. Bei gleichem Wicklungssinn/Beschaltung werden die Wicklungen W7 bis W12 zugeordneten Schaltbrücken invers zu den den Wicklungen W1 bis W6 zugeordneten Schaltbrücken angesteuert, wobei hier invers bedeutet, dass bspw. die Ansteuersignale für den oberen Brückentransistor/schalter und die Ansteuersignale für den unteren Brückentransistor/-schalter vertauscht werden. The switching bridges associated with the windings W7 to W12 are, like the switching bridges assigned to the windings W1 to W6, driven in the opposite sense of winding of the windings W7 to W12 in comparison to the winding sense of the windings W1 to W6. With the same sense of winding / wiring, the windings W7 to W12 associated switching bridges are inversely controlled to the windings W1 to W6 associated switching bridges, which means here inversely that, for example, the drive signals for the upper bridge transistor / switch and the drive signals for the lower bridge transistor / -. switch swapped.

Der Elektromotor 400 entspricht bspw. dem Elektromotor 10, siehe 1 bis 3, oder dem Radnaben-Motor 100a. In der in der 5 gezeigten Konfiguration können sechs Phasen zur Ansteuerung von zwölf Halbbrücken verwendet werden. Alternativ können nur sechs Halbbrücken verwendet werden, wie unten noch näher erläutert ist. The electric motor 400 corresponds, for example, the electric motor 10 , please refer 1 to 3 , or the wheel hub motor 100a , In the in the 5 In the configuration shown, six phases can be used to drive twelve half-bridges. Alternatively, only six half-bridges can be used, as explained in more detail below.

Die Wicklungen W1 bis W12 können an einem Sternpunkt miteinander verbunden werden. Für die anderen Enden der Wicklungen W1 bis W6 die folgende Schaltung vorliegen:

  • – die Wicklung W1 ist mit dem Mittelknoten einer ersten Halbbrücke verbunden, wobei der Mittelknoten an die Arbeitsstrecken beider Schaltelemente der Halbbrücke angeschlossen ist, was auch für die anderen Halbbrücken gilt.
  • – die Wicklung W2 ist mit dem Mittelknoten einer zweiten Halbbrücke verbunden,
  • – die Wicklung W3 ist mit dem Mittelknoten einer dritten Halbbrücke verbunden,
  • – die Wicklung W4 ist mit dem Mittelknoten einer vierten Halbbrücke verbunden,
  • – die Wicklung W5 ist mit dem Mittelknoten einer fünften Halbbrücke verbunden, und
  • – die Wicklung W6 ist mit dem Mittelknoten einer sechsten Halbbrücke verbunden.
The windings W1 to W12 can be connected together at a neutral point. For the other ends of the windings W1 to W6, the following circuit is present:
  • - The winding W1 is connected to the center node of a first half-bridge, wherein the central node is connected to the working distances of both switching elements of the half-bridge, which also applies to the other half-bridges.
  • The winding W2 is connected to the middle node of a second half-bridge,
  • The winding W3 is connected to the middle node of a third half-bridge,
  • The winding W4 is connected to the middle node of a fourth half-bridge,
  • The winding W5 is connected to the middle node of a fifth half-bridge, and
  • - The winding W6 is connected to the center node of a sixth half-bridge.

Das untere Schaltelement der sechs Halbbrücken ist jeweils mit einer gemeinsamen Minusleitung verbunden. Das obere Schaltelement der sechs Halbbrücken ist jeweils mit einer gemeinsamen Plusleitung verbunden. The lower switching element of the six half-bridges is in each case connected to a common negative line. The upper switching element of the six half-bridges is in each case connected to a common positive line.

Jede der sechs Halbbrücken wird durch ein Ansteuersignal-Leitungspaar gesteuert, wobei die eine Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des oberen Schaltelements, z.B. Gate, und die andere Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des unteren Schaltelements der betreffenden Halbbrücke führt. Each of the six half bridges is controlled by a drive signal line pair, the one drive line being connected to a control terminal of the upper switching element, e.g. Gate, and the other drive line respectively leads to a control terminal of the lower switching element of the respective half-bridge.

In der gezeigten Konfiguration sind die sechs Phasen zueinander mit zunehmender Phasenverschiebung zwischen einander benachbarten Phasen angeordnet, d.h. z.B. 0 Winkelgrad, 60, 120, 180, 240, und 300 Winkelgrad. Auf Grund der Verwendung von sechs Phasen zur Ansteuerung von zwölf Wicklungen W1 bis W12 ergibt sich eine Drehmomentkennlinie in Abhängigkeit von Drehzahl. Auch der Wirkungsgrad ist abhängig von der Drehzahl. In the configuration shown, the six phases are arranged one another with increasing phase shift between adjacent phases, i. e.g. 0 angular degrees, 60, 120, 180, 240, and 300 degrees of angle. Due to the use of six phases for driving twelve windings W1 to W12, a torque characteristic curve is produced as a function of rotational speed. The efficiency is also dependent on the speed.

Die zu den Wicklungen W6 bis W12 gehörenden Halbbrücken werden wie die Halbbrücken der Wicklungen W1 bis W6 angesteuert basierend auf den sechs Phasen. Es kann jedoch auch mit nur sechs Halbbrücken größerer Leistung gearbeitet werden, wenn die erste Halbbrücke bspw. den Strom durch die Wicklungen W1 und W7, die zweite Halbbrücke den Strom durch die Wicklungen W2 und W8 usw. steuert. The half bridges belonging to the windings W6 to W12 are driven like the half bridges of the windings W1 to W6 based on the six phases. However, it can also be worked with only six half-bridges greater power when the first half-bridge, for example, the current through the windings W1 and W7, the second half-bridge the current through the windings W2 and W8, etc. controls.

Für die 5 gilt, Q = 12, p = 1 und m = 6, wobei Q die Anzahl der genutzten Nuten, p die Polpaarzahl und m die Anzahl der elektrischen Phasen sind. Weiterhin gilt: q = Q/(2p·m) = 1, wobei q die Anzahl der benutzen Nuten je Wicklung ist. Andere Werte für Q, p und m sind ebenfalls möglich. Auch können andere Wicklungsschemata verwendet werden. For the 5 , Q = 12, p = 1 and m = 6, where Q is the number of slots used, p is the pole pair number and m is the number of electrical phases. Furthermore: q = Q / (2p · m) = 1, where q is the number of grooves used per winding. Other values for Q, p and m are also possible. Also other winding schemes can be used.

Anstelle von Außenläufermotoren/-generatoren können auch Innenläufer mit nasslaufenden Lamellenbremsen ausgestattet werden. Jedoch ist die Abdichtung bei Innenläufermotoren/generatoren aufgrund des kleineren Radius, an dem der Luftspalt angeordnet ist, oft leichter als bei einem Außenläufermaschine gleicher Nennleistung. Instead of external rotor motors / generators, internal rotors can also be equipped with wet-running multi-disc brakes. However, in internal rotor motors / generators, the seal is often lighter due to the smaller radius at which the air gap is located than with an external rotor machine of the same rated power.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können untereinander kombiniert werden. Die in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispiele können ebenfalls untereinander kombiniert werden. Weiterhin können die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen mit den in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden.The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. The developments and refinements mentioned in the introduction can be combined with one another. The embodiments mentioned in the figure description can also be combined with each other. Furthermore, the developments and refinements mentioned in the introduction can be combined with the exemplary embodiments mentioned in the description of the figures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Technisches Handbuch 2007, Freudenberg Simrit GmbH & Co. KG, Seiten 34 und 35 [0059] Technical Handbook 2007, Freudenberg Simrit GmbH & Co. KG, pages 34 and 35 [0059]

Claims (15)

Elektromaschine (10, 100a, 400), insbesondere Elektromotor (10, 100a, 400), insbesondere für einen Radnabenantrieb, enthaltend: einen ringförmigen Statorträger (12), einen ringförmigen Rotorträger (14), der einen Innendurchmesser (D1) hat, der größer als ein Außendurchmesser (D2) des Statorträgers (12) ist und der an einer Drehachse (A) konzentrisch oder koaxial mit dem Statorträger (12) angeordnet ist, eine am Statorträger (12) und am Rotorträger (14) angeordnete Lamellenbremse (16), wobei eine erste Anzahl von Bremslamellen (70 bis 76) der Lamellenbremse (16) an einem Aufnahmeteil (21) des Statorträgers (12) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise der Aufnahmeteil (21) einstückig mit dem Statorträger (12) ausgebildet ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ), in particular electric motor ( 10 . 100a . 400 ), in particular for a wheel hub drive, comprising: an annular stator carrier ( 12 ), an annular rotor carrier ( 14 ) having an inner diameter (D1) greater than an outer diameter (D2) of the stator carrier ( 12 ) and which at an axis of rotation (A) concentric or coaxial with the stator ( 12 ), one on the stator ( 12 ) and on the rotor carrier ( 14 ) arranged multi-disc brake ( 16 ), wherein a first number of brake discs ( 70 to 76 ) the multi-disc brake ( 16 ) on a receiving part ( 21 ) of the stator carrier ( 12 ), and wherein preferably the receiving part ( 21 ) in one piece with the stator carrier ( 12 ) is trained. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach Anspruch 1, wobei der Aufnahmeteil (21) parallel zu der Drehachse (A) neben dem Statorträger (12) angeordnet ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to claim 1, wherein the receiving part ( 21 ) parallel to the axis of rotation (A) next to the stator ( 12 ) is arranged. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aufnahmeteil (21) in radialer Richtung (R) eine größere Ausdehnung (B1) hat als eine Ausdehnung (B2) des Statorträgers (B2, 12) in radialer Richtung (R), insbesondere eine Ausdehnung (B1), die mindestens doppelt so groß oder die mindestens dreimal so groß ist wie die Ausdehnung (B2) des Statorträgers (12) in radialer Richtung (R). Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to claim 1 or 2, wherein the receiving part ( 21 ) in the radial direction (R) has a greater extent (B1) than an extent (B2) of the stator carrier (B2, 12 ) in the radial direction (R), in particular an extent (B1) which is at least twice as large or at least three times as large as the extent (B2) of the stator carrier ( 12 ) in the radial direction (R). Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Aufnahmeteil (21) und einem Innenring (24) des Elektromotors (10, 100a, 400) mindestens ein Stützelement (22) angeordnet ist, insbesondere eine Seitenwand (22) oder mehrere Stützstreben, wobei vorzugsweise das mindestens eine Stützelement (22) schräg zur Drehachse (A) angeordnet ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein between the receiving part ( 21 ) and an inner ring ( 24 ) of the electric motor ( 10 . 100a . 400 ) at least one support element ( 22 ) is arranged, in particular a side wall ( 22 ) or a plurality of support struts, wherein preferably the at least one support element ( 22 ) is arranged obliquely to the axis of rotation (A). Elektromaschine (10, 100a, 400) nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine Stützelement (22) ein erstes Stützelement (22) ist, und wobei mindestens ein zweites Stützelement (26), insbesondere eine zweite Stützwand (26) oder mehrere zweite Stützstreben, zwischen dem Statorträger (12) und dem Innenring (24) angeordnet sind, wobei vorzugsweise ein erster Abstand (A1) in axialer Richtung (A) zwischen dem mindestens einem ersten Stützelement (22) und dem mindestens einem zweiten Stützelement (26) an einem ersten Radius (R1) mindestens doppelt so groß ist wie ein zweiter Abstand (A2) zwischen diesen Teilen (22, 26) an einem zweiten Radius (R2), der weiter Innen liegt als der erste Radius (R1). Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to claim 4, wherein the at least one support element ( 22 ) a first support element ( 22 ), and wherein at least one second support element ( 26 ), in particular a second supporting wall ( 26 ) or a plurality of second support struts, between the stator ( 12 ) and the inner ring ( 24 ), wherein preferably a first distance (A1) in the axial direction (A) between the at least one first support element (A) 22 ) and the at least one second support element ( 26 ) at a first radius (R1) is at least twice as large as a second distance (A2) between these parts ( 22 . 26 ) at a second radius (R2) which is further inward than the first radius (R1). Elektromaschine (10, 100a, 400) nach Anspruch 4 oder 5, wobei im Innern des Innenrings (24) mindestens ein Lager (34) zur drehbaren Lagerung des Rotorträgers (14) am Statorträger (12) angeordnet ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to claim 4 or 5, wherein in the interior of the inner ring ( 24 ) at least one warehouse ( 34 ) for rotatably supporting the rotor carrier ( 14 ) on the stator carrier ( 12 ) is arranged. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lamellenbremse (16) eine Nassbremse ist, wobei die Lammellenbremse (16) vorzugsweise in einem ölgefüllten Bauraum (88) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Bauraum (88) zu einer Außenseite der Elektromaschine (10, 100a, 400) hin durch ein Dichtelement (44) abgeschlossen ist, insbesondere durch einen Wellendichtring (44). Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein the multi-disc brake ( 16 ) is a wet brake, wherein the Lammellenbremse ( 16 ) preferably in an oil-filled installation space ( 88 ), wherein preferably the installation space ( 88 ) to an outside of the electric machine ( 10 . 100a . 400 ) through a sealing element ( 44 ) is completed, in particular by a shaft seal ( 44 ). Elektromaschine (10, 100a, 400) nach Anspruch 7, wobei der ölgefüllte Bauraum (88) zu einem zwischen dem Statorträger (12) und dem Rotorträger (14) liegenden Luftspalt (64) hin mit einer weiteren Dichtung (48) abgedichtet ist, wobei die weitere Dichtung (48) vorzugsweise einen größeren Durchmesser als das Dichtelement (44) hat, das zur Außenseite hin abdichtet. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to claim 7, wherein the oil-filled installation space ( 88 ) to one between the stator carrier ( 12 ) and the rotor carrier ( 14 ) air gap ( 64 ) with another seal ( 48 ), the further seal ( 48 ) preferably has a larger diameter than the sealing element ( 44 ) that seals to the outside. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Fahrzeugrad direkt von dem Elektromotor (10, 100a, 400) angetrieben wird, insbesondere ohne Verwendung eines Getriebes. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein a vehicle wheel directly from the electric motor ( 10 . 100a . 400 ) is driven, in particular without the use of a transmission. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Betätigungselement (52) der Lammellenbremse (16) einen Kugelrampenaktuator (52, 54) oder mindestens einen hydraulischen Kolben enthält, der direkt auf die Lamellen (70 bis 76) wirkt, und wobei vorzugsweise das Betätigungselement (52, 54; 340a) am Statorträger (12) angeordnet ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein an actuating element ( 52 ) the Lammellenbremse ( 16 ) a ball ramp actuator ( 52 . 54 ) or at least one hydraulic piston which is directly on the slats ( 70 to 76 ), and wherein preferably the actuating element ( 52 . 54 ; 340a ) on the stator carrier ( 12 ) is arranged. Elektromotor (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Felge (18), die mit dem Rotorträger (14) verbunden ist und die eine Seitenwand (40) oder Seitenstreben enthält, die zu einer Felgenscheibe führen. Electric motor ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, with a rim ( 18 ), with the rotor carrier ( 14 ) and the one side wall ( 40 ) or side struts leading to a rim disk. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nennleistung der Elektromaschine (10, 100a, 400) kleiner als 150 Kilowatt ist oder wobei die Nennleistung der Elektromaschine (10, 100a, 400) größer als 150 Kilowatt ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein the rated power of the electric machine ( 10 . 100a . 400 ) less than 150 Kilowatts or is the rated power of the electric machine ( 10 . 100a . 400 ) greater than 150 Kilowatts is. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (10, 100a, 400) für den Radnabenantrieb eines Personenbeförderungsfahrzeuges verwendet wird, insbesondere für ein Fahrzeug, das für weniger als 7 oder für weniger als 6 Personen zugelassen ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein the electric motor ( 10 . 100a . 400 ) is used for the wheel hub drive of a passenger transport vehicle, in particular for a vehicle that is approved for less than 7 or for less than 6 people. Elektromaschine (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Statorträger (12) einen Innendurchmesser (D3) im Bereich von 30 bis 50 Zentimeter hat und wobei der Außendurchmesser (D2) des Statorträgers (12) vorzugsweise höchstens um 2 Zentimeter, höchstens um drei Zentimeter oder höchstens um 6 Zentimeter größer als der Innendurchmesser (D3) ist. Electric machine ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein the stator carrier ( 12 ) an inner diameter (D3) in the range from 30 to 50 centimeters and where the outer diameter (D2) of the stator ( 12 ) is preferably at most 2 centimeters, at most 3 centimeters or at most 6 centimeters larger than the inner diameter (D3). Verfahren zum Bremsen einer Elektromaschine (10, 100a, 400), insbesondere eines Elektromotors (10, 100a, 400), insbesondere eines Elektromotors (10, 100a, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend: Anordnen einer Lamellenbremse (16, 360a) an einem Statorträger (12) und an einem Rotorträger (14) einer Elektromaschine (10, 100a, 400), Anordnen eines Betätigungselementes (52, 54; 340a) der Lamellenbremse (16) an mindestens einer Lamelle (70 bis 76) der Lamellenbremse (16, 360a), Abdichten der Lamellenbremse (13, 360a) mit mindestens einer Dichtung (44, 48) oder genau mit einer Dichtung (44), Befüllen der Lamellenbremse (13, 360a) mit einer Flüssigkeit, insbesondere dauerhaft, Betätigen der Lamellenbremse (13, 360a) zum Bremsen der Elektromaschine (10, 100a, 400).Method for braking an electric machine ( 10 . 100a . 400 ), in particular an electric motor ( 10 . 100a . 400 ), in particular an electric motor ( 10 . 100a . 400 ) according to one of the preceding claims, comprising: arranging a multi-disc brake ( 16 . 360a ) on a stator carrier ( 12 ) and on a rotor carrier ( 14 ) an electric machine ( 10 . 100a . 400 ), Arranging an actuating element ( 52 . 54 ; 340a ) the multi-disc brake ( 16 ) on at least one lamella ( 70 to 76 ) the multi-disc brake ( 16 . 360a ), Sealing the multi-disc brake ( 13 . 360a ) with at least one seal ( 44 . 48 ) or exactly with a seal ( 44 ), Filling the multi-disc brake ( 13 . 360a ) with a liquid, in particular permanently, actuating the multi-disc brake ( 13 . 360a ) for braking the electric machine ( 10 . 100a . 400 ).
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