DE19820120A1 - Mehrstufen-Elektromotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (Gesamtmotor), der aus mehreren kleineren einzeln ein-, zu- und ausschaltbaren Teilmotoren (Schaltstufen bzw. Wattstufen) besteht, die auf der selben Mittelachse bzw. um die selbe Mittelachse herum angeordnet sein können. DOLLAR A Ein solcher, insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen gedachter, Motor kann in den Zeiten geringer Belastung (z. B. beim Antreiben eines Elektrofahrzeuges auf ebener oder gar abwärts führender Wegstrecke) mit geringer bis sehr geringer Stromzufuhr und entsprechend geringem Stromverbrauch die für den Gesamtmotor insgesamt höchstmögliche Drehgeschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl erreichen und beibehalten. DOLLAR A Durch die Wahl der jeweils günstigsten benutzbaren Gesamtstufe wird immer nur so viel Strom verbraucht, wie zum Erreichen bzw. zur Aufrechterhaltung der momentan gewünschten Geschwindigkeit tatsächlich unbedingt erforderlich ist. DOLLAR A Durch den Einsatz des Mehrstufen-Motors läßt sich der Stromverbrauch z. B. von Elektrofahrzeugen (insbesondere Elektro-Straßenfahrzeugen) erheblich senken, wodurch deren Reichweite verdoppelt bis verdreifacht, unter günstigen Umständen verfünffacht bis verzehnfacht wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (Gesamtmotor), der aus mehreren kleineren einzeln ein- bzw. ausschaltbaren Teil­ motoren (Schaltstufen bzw. Wattstufen) besteht, die auf der selben Mittelachse bzw. um die selbe Mittelachse herum angeordnet sein können.

Ein solcher, insbesondere für den Antrieb von Fahrzeugen gedachter, Motor kann in den Zeiten geringer Belastung mit ge­ ringer bis sehr geringer Stromzufuhr und entsprechend geringem Stromverbrauch die für den Gesamtmotor insgesamt höchstmögliche Drehgeschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl erreichen und beibehalten.

Für die genauere Veranschaulichung der Wirkungsweise und Verwen­ dungsmöglichkeit bezieht sich die vorliegende Beschreibung auf den Einsatz des Mehrstufen-Motors in einem kleineren, relativ leichten Elektro-Straßenfahrzeug (E-Mobil). (Der Mehrstufen-Motor kann jedoch auch für den Betrieb anderer Fahrzeuge, Flug­ zeuge oder Geräte verwendet werden.)

Um ein Straßenfahrzeug bergan, vielleicht sogar ein sehr steiles Gefälle hinauf, zu befördern, ist ein relativ großer Kraftauf­ wand erforderlich. Nach diesem großen Kraftaufwand wird die je­ weils nötige Höchstleistung eines Antriebes für Elektrofahrzeuge berechnet bzw. angesetzt, z. B. 5 kW für ein relativ leichtes E-Mobil. In manchen Situationen, z. B. beim Anfahren, Überholen und Bergauffahren, wird die Leistung von 5 kW auch benötigt.

In anderen Fahrsituationen jedoch, z. B. auf ebener oder gar ab­ wärts führender Wegstrecke, würde ein kleinerer Motor mit bedeu­ tend geringerer Leistung (z. B. 0,2 bis 0,5 kW) zum Antrieb des Fahrzeuges, auch zum Erreichen und Beibehalten der Höchstge­ schwindigkeit, ausreichen.

Nun läßt sich jedoch ein herkömmlicher Elektromotor mit z. B. 5 kW Leistung auf ebenen oder gar abwärts führenden Wegstrecken dann, wenn z. B. die mit dem Fahrzeug grundsätzlich erreichbare Höchst­ geschwindigkeit beibehalten oder erreicht werden soll, nicht auf eine geringere Stromaufnahme zurückschalten. Eine wesentliche Verringerung der Stromzufuhr wiederum führt in jedem Fall, auch bei Verwendung einer Takt- bzw. Impulsschaltung, zu einer erheb­ lichen Verringerung der Umdrehungszahl des Motors bzw. Verringe­ rung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Durch den Einbau eines Übersetzungsgetriebes würde das Fahrzeug teurer, schwerer und reparaturanfälliger werden. Ein Getriebe mit einer großen Übersetzung von bis zu 1 : 10, 1 : 20 oder gar 1 : 30 würde möglicherweise eine größere Menge Energie "schlucken", wozu noch kommt, daß manche Arten von Elektromotoren in den unteren Drehzahlbereichen einen verringerten Wirkungsgrad aufweisen. Die Wahl eines für einen bestimmten Zweck benützbaren Elektromotors ist ja auch eine Frage des Preises, manchmal zusätzlich noch eine Frage der Maße und des Gewichtes.

Es gäbe noch die Möglichkeit, statt eines Mehrstufenmotors meh­ rere kleinere Einzelmotoren zu verwenden, dies hätte jedoch fol­ gende Nachteile: (1) Mehrere kleine Motoren sind in der Regel teurer als ein großer. (2) Sie können zusammen schwerer als ein großer sein. (3) Sie benötigen mehr Platz. (4) Der Einbau ist teurer, weil er mehr Arbeit und mehr Zubehörteile erfordert. (6) Durch die Verwendung von mehr Teilen zur Kraftübertragung (Zahnräder, Antriebsriemen o. ä.) ergeben sich mehr Reibungswider­ stände und eine höhere Reparaturanfälligkeit sowie ein erhöhter Reparaturaufwand. (Ein einzelner Treibriemen läßt sich z. B. bedeu­ tend schneller austauschen als 5 oder 7 Treibriemen.)

Durch den Einsatz des Mehrstufen-Motors ergibt sich die Möglich­ keit, einen (einzigen) starken Motor ohne Übersetzungsgetriebe zu benutzen, der unter Beibehaltung der höchsten Umdrehungszahl, manchmal auch zum Erreichen derselben, mit wesentlich verringer­ ter Stromzufuhr betrieben werden kann.

Bei Benutzung einer Steuerschaltung, mit der die jeweils nachfol­ genden Wattstufen der/den jeweils vorherigen zugeschaltet werden, könnten die Stufen z. B. folgende Stärken besitzen: 250 W, 250 W, 500 W, 500 W, 1000 W, 1000 W, 1500 W. Hierdurch wären fol­ gende Gesamtstufen wählbar: 250 W, 500 W, 1000 W, 1500 W, 2500 W, 3500 W, 5000 W. (U.a.)

Durch die Wahl der jeweils günstigsten benutzbaren Gesamtstufe wird immer nur soviel Strom verbraucht, wie zum Erreichen bzw. zur Aufrechterhaltung der momentan gewünschten Geschwindigkeit tatsächlich unbedingt erforderlich ist.

Durch den Einsatz des Mehrstufen-Motors läßt sich der Stromver­ brauch von z. B. Elektrofahrzeugen erheblich senken, wodurch die Reichweite verdoppelt bis verdreifacht, unter günstigen Umstän­ den verfünffacht bis verzehnfacht wird.

Claims (2)

1. Mehrstufen-Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor (Gesamtmotor) einer benötigten Stärke (Wattstärke bzw. Leistung) aus mehre­ ren schwächeren einzeln schaltbaren Teilmotoren (Schaltstufen bzw. Wattstufen) besteht.

2. Mehrstufen-Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die verschiedenen Teilmotoren auf der selben Mittel­ achse bzw. um die selbe Mittelachse herum angeordnet sind.