DE102013224149A1 - Electric machine, in particular electric motor, and method for braking an electric machine - Google Patents
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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,
- 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,
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.
- 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
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,
- 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,
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.
- 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.
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
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.
- - 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.
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.
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:
Die
Der Statorträger
An dem Statorträger
An dem Rotorträger
Auf der Felge
Eine beispielhafte elektronische Ansteuerung des Elektromotors
Der Statorträger
In der Gebrauchsstellung des Radnabenantriebs
Die Seitenwand
Eine bspw. ebene scheibenförmige Seitenwand
Der Statorträger
Eine Rotorwand
In der
Eine Innendichtung
Zwischen der Außendichtung
Der Kugelrampenaktuator
Die
Der Luftspalt
In der
Ein Innendurchmesser D1 des Rotorträgers
Die
Die Linearführungen
Die Innenlamellen
Den freien Enden der Innenlamellen
Die Außenlamellen
Obwohl in der
Eine ringförmige Ölkammer
Die Ölkammer
Das Betätigungselement der Lamellenbremse
Kugeln, siehe z.B. Kugel
Der Ring
Das Verdrehen der Ringe
Ein nicht dargestelltes Rückstellelement erleichtert das Lösen der Lamellenbremse
Eine Schraube
Eine Schraube
Eine Breite B1 des Aufnahmeteils
Die Außendichtung
- – 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.
- - 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
Die Innendichtung
- – 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 Aussparung50 anliegt, und - – einen quer zum Mittelteil angeordneten, ringförmigen, freien Teil mit einer Dichtlippe, bspw. aus einem Kunststoffmaterial.
- - 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
Eine oder beide Dichtungen
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Kugelrampenaktuator
Bei einer anderen Variante kann ohne Innendichtung
Bei der Montage des Elektromotors
- – an
den Statorträger 12 werden die Kühlung, die Wicklungen und die Blechpakete montiert, - – danach werden die
Dichtung 48 ,der Ring 90 , dieKugeln 54 , ggf. mit sogenanntem Käfig, und derRing 92 eingesetzt, dieTeile 90 bis 92 ggf. als vorgefertigtes Bauteil, - – anschließend wird der Rotorträger
14 montiert, - – danach werden abwechselnd die
Außenlamellen 80 bis 86 und dieInnenlamellen 70 bis 76 eingelegt, - – mit Hilfe der Schraube
97 sowie mit weiteren Schrauben oder auf andere Art wird der Anschlagring für dieInnenlamellen 70 bis 76 befestigt, insbesondere für die äußere Außenlamelle80 , - – der Anschlagring für die
Außenlamellen 80 bis 86 , insbesondere für die äußere Außenlamelle80 , wird aufgelegt, - – die
Wand 87 und der Anschlagring für die Außenlamellen wirdmit der Schraube 98 sowie mit weiteren Schrauben befestigt, - – die Dichtung
44 wird eingesetzt, und - – gleich oder später wird die
Ölkammer 88 mit Öl befüllt.
- - to the
stator 12 the cooling, the windings and the laminated cores are mounted, - - after that, the
seal 48 , thering 90 , theballs 54 , possibly with a so-called cage, and thering 92 used theparts 90 to92 possibly as a prefabricated component, - - then the
rotor carrier 14 assembled, - - then the outer lamellae alternate
80 to86 and theinner plates 70 to76 inserted, - - with the help of the
screw 97 as well as with other screws or in another way, the stop ring for theinner plates 70 to76 fastened, in particular for the outerouter plate 80 . - - The stop ring for the
outer plates 80 to86 , in particular for the outerouter plate 80 , is hung up, - - the
wall 87 and the stop ring for the outer plates is with thescrew 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
Auf diese Art kann die Lamellenbremse
Die
Der Stator
Der Rotor
Die eine Seite des Rings des Rotors
Der Ring des Stators
Der Rotor
Der Rotor
Auf der Felge
Eine Schraubverbindung
Eine Schraubverbindung
Alternativ kann auch eine anderer Befestigungsart des Reifens
Eine Lamellenbremse
Ein Betätigungselement
Es kann wieder ein U-Ring oder es können mehrere U-Ringe oder andere Dichtungselemente zum Abdichten der Lamellenbremse
Auch bei dem Motor
Die
Der Elektromotor
Der Elektromotor
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
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 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
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]
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