WO1993015546A1 - Elektromotor zum antrieb eines rades - Google Patents

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WO1993015546A1 PCT/DE1993/000073 DE9300073W WO9315546A1 WO 1993015546 A1 WO1993015546 A1 WO 1993015546A1 DE 9300073 W DE9300073 W DE 9300073W WO 9315546 A1 WO9315546 A1 WO 9315546A1
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Georg Gramatte
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P & H Techno Ag
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Definitions

  • the invention relates to an electric motor for driving a wheel, in particular for driving wheelchairs of wheelchairs, with a stator and rotor generating magnetic fields, both of which are arranged axially symmetrically about a motor axis 5 and at least one of which is supplied with electrical energy from a storage device in order to generate its magnetic field is, and the energy supply is effected via a mechanical commutator arranged on the motor axis.
  • Such drives have the disadvantage that the transmission and the large number of rotating parts result in considerable noise pollution. Furthermore, the transmission causes a loss of power, which means a smaller radius of action in the case of the batteries which are possible and predetermined for this type of drive.
  • the object of the invention is to create an electric motor which allows a quieter, energy-efficient need better and thus with the same battery to have a greater range of the driven vehicle having wheel drive.
  • the motor axis is the axis of the driven wheel
  • the stator is attached to a cylindrical, pot-shaped magnetic body on the motor axis
  • the wheel to be driven is fastened to the rotor via motor housing shells connected to it
  • the commutator arranged on the motor axis of the wheel driven by the electric motor within the cylinder jacket of the pot-shaped magnet body specified by the stator that its axial length is not wider than the winding of the field magnet or armature
  • the pot-shaped one Magnetic body has an axial cylindrical jacket ensuring the magnetic connection.
  • the motor axis is the axis of the driven wheel, a direct drive which avoids the use of a transmission is realized and is quiet during operation. Since the commutator is arranged within the cylinder jacket of the pot-shaped magnet body, which is predetermined by the stator, the axial length required for the motor is small. This is further guaranteed by the fact that the axial length of the commutator is not wider than that of the winding that is being built up. Finally, the cup-shaped magnetic body has an axial cylinder jacket, which ensures the magnetic connection, so that the magnetic field lines do not run in the air.
  • the motor has a generator function according to the features mentioned above, which makes it possible to separately recharge the battery feeding the motor when braking, using the kinetic energy stored by the movement of the vehicle when the vehicle rolls.
  • the electric motor shown can, for example, be provided for use in a wheelchair, as in the exemplary embodiment described here. But it can also be used for any other wheel drive that requires an energy-saving and quiet design.
  • the electric motor is advantageously used in the wheel hubs in the wheelchair drive mentioned. It has a fixed, non-rotating and preferably hollow axle 1, which is firmly connected to the frame or frame of the wheelchair.
  • the hollow axis 1 forms the basic body of the motor.
  • a bearing 2 or 3 is placed laterally on this hollow axis 1, on each of which an associated bearing shell 4 or 5 which is rotatable with respect to the hollow axis 1 is fastened.
  • the bearing shells 4 and 5 form the rotating housing of the electric motor.
  • the bearing shells 4 and 5 are designed together with the bearings 2 and 3 such that the outer side walls of the bearing shells 4 and 5 simultaneously form the lateral outer walls of the engine.
  • the wheel of the wheelchair On the outer surfaces of the bearing shells 4 and 5, the wheel of the wheelchair, not shown in the drawing, is fastened via a corresponding rim.
  • the large drive wheels of a wheelchair are usually 18-inch wheels, so that in such an application the diameter of the bearing shells 4 and 5, which are arranged rotationally symmetrically with respect to the hollow axis 1, should be less than 40 centimeters.
  • a stator in the form of a plurality of permanent magnet segments 6 is arranged on the hollow axis 1, only two of which can be seen in section in the cross section of FIG. These form the field magnet, which could also be replaced by an appropriate excitation coil in the case of electromagnetic excitation.
  • the field magnet consists of a plurality of magnet segments 6 advantageously reshaped to the distance from the radius of the hollow axis 1, with four magnetic pole pairs being provided in the exemplary embodiment described here.
  • the number of magnetic pole pairs should be chosen to be as large as possible, and advantageously five or six magnetic pole pairs could also be provided. Overall, the running qualities of the direct wheel drive, which can be referred to as slow speed, are improved by a high number of magnetic poles.
  • the magnet segments 6 are arranged on a magnet or return body 7.
  • the exterior of this magnetic body 7 has a substantially cylindrical jacket 10 which provides the magnetic yoke and a side wall 8 which is fastened to the wheel hub via an axial opening corresponding to the hollow axle 1.
  • the magnetic body 7 is thus rigidly connected to the hollow axle 1, so that the stator is fixed in relation to the wheelchair and in relative movement to the parts connected to the bearing shells 4 and 5 can rotate.
  • the magnetic body 7 can for example have an axial length of 8 centimeters and an outer radius of 10 centimeters.
  • the resulting cylindrical shape 10 is except for a side wall 8 with a width between - in the exemplary embodiment presented - 3 and 10 millimeters in an internally hollow, pot-shaped shape, so that an inner reference number 9 is provided Cavity in the magnetic body 7 results.
  • the magnetic body 7 has a cylinder jacket 10 with a thickness of e.g. 5 to 15 millimeters, which in a 200 watt motor with the corresponding four pole pairs here is radially deep enough to ensure that the lines of flux of the magnet segments do not run through the air.
  • the cavity 9 is provided for receiving a mechanical commutator 20 described below.
  • a rotor plate 12 is fastened in the interior of the space enclosed by the bearing shells 4 and 5 with the aid of fastening means 11.
  • the substantially ring-shaped and near the circumferential casing of the bearing shells 4 and 5 arranged rotor plate 12 has not shown in the drawing, axially symmetrical to the hollow axis 1 arranged slots for receiving an armature winding 13.
  • the type of winding 13 provided on rotor 12 depends on the number of magnetic pole pairs. Given the number of pole pairs of 4, the magnet dimensions proposed here and a number of slots of 48, the excitation winding 13 is preferably designed here as a two-layer winding with a slot step of 6. at An achieved number of turns of 35 per coil results in a total number of wires of 70 wires per slot, which leads to a material assignment of approximately 0.5 here. It is necessary to achieve the highest possible number of wires per slot in the winding, since the number of wires, with otherwise constant motor parameters, is inversely proportional to the achievable speed of the driven shaft or here of the rotating motor housing.
  • the "hollow" spaces labeled 14 on both sides therefore contain this wire material and thus make a significant contribution to the fact that the necessary spacing of the outer radial side walls of the bearing shells 4 and 5 shown in the figure results from one another. It is advantageous that the bearings 2 and 3 are arranged coaxially in the cavities 14 near the axis, which do not contribute to a greater width of the motor.
  • the rotor 12 is surrounded and held by a holding clip 15, which can only be seen schematically in the cross section in FIG. 1, and which is connected in a manner not shown in the drawing via a holding device to a collector plate 16 which is arranged in the interior of the cavity 9 .
  • the collector plate 16 is rigidly connected to the rotor 12 via the holding clip 15 and therefore together with this and the bearing shells 4 and 5 about the hollow axis 1 freely rotatable.
  • the individual fins 17 are arranged, the number of which in the exemplary embodiment shown here is 48 copper plates.
  • the Kol lektorschild 16 limits the outer dimensions of the commutator 20, which likewise rotates essentially about the axis 1. This is arranged essentially within the magnet body 7 and below the cylinder jacket 10, but it is also possible for individual elements to protrude laterally, provided that their axial length does not protrude beyond the winding of the field magnet or armature protruding from the slots.
  • the carbon brushes 18 are connected to the battery supplying the motor with voltage via connections (not shown in the drawing) via connecting wires running in the interior of the hollow tube 1.
  • the collector lamellae 17 are further connected to the individual connections of the windings 13 via wires, not shown in the figure, which run over the collector plate 16 and along the holding clip 15.
  • collectors running inside, other conventional collectors can also be used, provided that their size can be used in the cavity 9.
  • the motor described here develops a power of at least approximately 400 watts and enables speeds in the range between 50 and 200 revolutions per minute. With a direct wheel drive of 18-inch wheels, these revolutions correspond to an achievable speed of approximately 4 to 16 km / h.
  • the power supply can of course also take place via solar generators, in which case there is no recovery of the kinetic energy of the vehicle via the generator function of the motor without a battery as an intermediate store.
  • the armature windings can be arranged at a distance of, for example, 10 centimeters from the axis, so that a high number of wires in the slots is possible. Therefore a high torque is possible with the multi-pole version, that a good one Smooth running guaranteed at the low speeds mentioned.
  • the permanent magnet segments 6 can be replaced by appropriate excitation coils for the field magnets and it is also possible to interchange the functional groups of the armature and the field magnet, i.e. a fixed winding and a rotating excitation are used.
  • one of the two function groups field magnet / armature rotates around the other.
  • Such measures in particular the provision of an excitation coil on the stator, which is smaller in diameter compared to the rotor, may result in to winding problems, since only a small number of wires is possible on the stator part, which is smaller in diameter.

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Abstract

Ein Elektromotor zum Antrieb des Laufrades eines Rollstuhls verfügt über einen Stator (6) und einen Rotor (12, 13), die beide achsensymmetrisch um eine Motorenachse (1) herum angeordnet sind und von denen mindestens einer zur Erzeugung seines Magnetfeldes von einem Speicher elektrischer Energie gespeichert wird. Die Energiezuführung erfolgt über einen auf der Motorachse (1) angeordneten mechanischen Kommutator (17, 18, 20). Die Motorachse (1) ist die Achse des angetriebenen Rades. Der Stator (6) ist auf einem zylindrischen, topfförmigen Magnetkörper (7) auf der Motorachse (1) befestigt. Auf dem Rotor (12) ist über mit ihm verbundene Motorgehäuseschalen (4, 5) das anzutreibende Rad befestigt. Der Kommutator (20) ist auf der Motorachse (1) des mit dem Elektromotor angetriebenen Rades innerhalb des von dem Stator (6) angetriebenen Zylindermantels (10) des topfförmigen Magnetkörpers (7, 8, 10) angeordnet. Er ist in seiner axialen Länge nicht breiter als die Wicklung (13) des Feldmagnetes. Der topfförmige Magnetkörper (7, 8, 10) verfügt über einen den magnetischen Schluß gewährleistenden axialen Zylindermantel (10).

Description

Elektromotor zum Antrieb eines Rades
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor zum Antrieb eines Rades, insbesondere zum Antrieb für Laufräder von Rollstühlen, mit Magnetfelder erzeugendem Stator und Rotor, die beide achsensymmetrisch um eine Motorachse 5 herum angeordnet sind und von denen mindestens einer zur Erzeugung seines Magnetfeldes von einem Speicher elektrischer Energie gespeist wird, und dessen Energie¬ zuführung über einen auf der Motorachse angeordneten mechanischen Kommutator bewirkt wird.
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Solche Elektromotoren sind in allen möglichen Lei¬ stungsbereichen bekannt. Sie werden bei einem Behinder- ten-Rollstuhl üblicherweise unter der Sitzfläche des Stuhls angeordnet. Sie entwickeln eine Drehzahl von
15 2000-3000 Umdrehungen pro Minute und liegen üblicher¬ weise in einem Leistungsbereich von 200 bis 500 Watt. Sie verfügen über ein Getriebe, das die hohen Drehzah¬ len auf die bei Rollstühlen gewünschten Drehzahlen von z.B. maximal 100 Umdrehungen pro Minute verringert, mit
20 der dann jeweils die Antriebsräder des Rollstuhls angetrieben werden.
Solche Antriebe weisen den Nachteil auf, daß durch das Getriebe und die Vielzahl der sich drehenden Teile eine 5 erhebliche Geräuschbelastung auftritt. Desweiteren bewirkt das Getriebe einen Leistungsverlust, der einen geringeren Aktionsradius bei den für diese Art von An¬ trieb möglichen und vorgegebenen Batterien bedeutet.
30 Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin¬ dung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zu schaf¬ fen, der es gestattet, einen leiseren, im Energiever- brauch besseren und damit bei gleicher Batterie eine größere Reichweite des angetriebenen Fahrzeugs aufwei¬ senden Radantrieb herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Motorachse die Achse des angetriebenen Rades ist, daß der Stator auf einem zylindrischen, topfförmigen Magnetkörper auf der Motorachse befestigt ist, daß auf dem Rotor über mit ihm verbundene Motorgehäuseschalen das anzutreibende Rad befestigt ist, daß der Kommutator auf der Motorachse des mit dem Elektromotor angetrie¬ benen Rades innerhalb des von dem Stator vorgegebenen Zylindermantel des topfförmigen Magnetkörpers ange¬ ordnet ist, daß er in seiner axialen Länge nicht brei- ter als die Wicklung des Feldmagneten oder des Ankers ist, und daß der topfförmige Magnetkörper über einen den magnetischen Schluß gewährleistenden axialen Zylin¬ dermantel verfügt.
Dadurch, daß die Motorachse die Achse des angetriebenen Rades ist, ist ein den Einsatz eines Getriebe vermei¬ dender Direktantrieb realisiert, der im Betrieb leise ist. We l der Kommutator innerhalb des von dem Stator vorgegebenen Zylindermantel des topfförmigen Magnetkör- pers angeordnet ist, ist die für den Motor benötigte axiale Länge klein. Dies wird weiter dadurch gewährlei¬ stet, daß der Kommutator in seiner axialen Länge nicht breiter als die die aufbauende Wicklung ist. Schlie߬ lich verfügt der topfförmige Magnetkörper über einen axialen Zylindermantel, der den magnetischen Schluß gewährleistet, so daß die magnetischen Feldlinien nicht in der Luft verlaufen.
Zusammenfassend ist es mit einem solchen Motor nach der Erfindung möglich, die Geräuschentwicklung des Fahr¬ zeugs erheblich zu vermindern, da diese vor allem auf der Vielzahl der bewegten Teile in dem sonst notwendi¬ gen Getriebe beruhte.
Gleichzeitig weist der Motor nach den oben genannten Merkmalen eine Generatorfunktion auf, die' es ermög¬ licht, mit der durch die Bewegung des Fahrzeugs gespei¬ cherte kinetische Energie bei einem Rollen des Fahr¬ zeugs die den Motor speisende Batterie beim Abbremsen wieder getrennt aufzuladen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun bei¬ spielhaft anhand der einzigen Figur dargestellt, die eine geschnittene Seitenansicht des Elektromotors gemäß der Erfindung darstellt.
Der dargestellte Elektromotor kann zum Beispiel wie bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Einsatz für einen Rollstuhl vorgesehen sein. Er kann aber auch für jeden anderen Radantrieb eingesetzt werden, der eine energiesparende und leise Ausführung verlangt.
Der Elektromotor ist bei dem genannten Rollstuhlantrieb vorteilhafterweise jeweils in den Radnaben eingesetzt. Er verfügt über eine feststehende, nicht rotierende und vorzugsweise hohle Achse 1, die mit dem Gestell oder Rahmen des Rollstuhls fest verbunden ist. Die Hohlachse 1 bildet den Grundkörper des Motors. Auf dieser Hohl¬ achse 1 sind seitlich jeweils ein Lager 2 bzw. 3 aufge¬ setzt, auf denen jeweils eine zugehörige, bezüglich der Hohlachse 1 drehbare Lagerschale 4 bzw. 5 befestigt ist. Die Lagerschalen 4 und 5 bilden das rotierende Gehäuse des Elektromotors. Vorteil afterweise sind die Lagerschalen 4 und 5 zusammen mit den Lagern 2 bzw. 3 derart ausgebildet, daß die äußeren Seitenwände der Lagerschalen 4 und 5 gleichzeitig die seitlichen Außen¬ wände des Motors bilden. Auf den Außenflächen der Lagerschalen 4 und 5 ist das in der Zeichnung nicht dargestellte Rad des RollStuhls über eine entsprechende Felge befestigt. Bei den großen Antriebsrädern eines Rollstuhls handelt es sich übli¬ cherweise um 18-Zoll-Räder, so daß bei einer solchen Anwendung der Durchmesser der bezüglich der Hohlachse 1 rotationssymmetrisch angeordneten Lagerschalen 4 und 5 kleiner als 40 Zentimeter sein sollte.
Auf der Hohlachse 1 ist ein Stator in Gestalt einer Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten 6 angeordnet, von denen im Querschnitt der Fig. nur zwei im Schnitt zu erkennen sind. Diese bilden den Feldmagneten, der bei einer elektromagnetischen Erregung auch durch eine entsprechende Erregerspule ersetzt werden könnte. Der Feldmagnet besteht aus mehreren vorteilhafterwe se dem Abstand von der Hohlachse 1 entsprechenden Radius nachgeformten Magnetsegmenten 6,- wobei bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Magnetpolpaare vorgesehen sind. Die Anzahl der Magnetpolpaare sollte möglichst groß gewählt werden, wobei vorteilhafterweise auch fünf oder sechs Magnetpolpaare vorgesehen sein könnten. Insgesamt werden durch eine hohe Magnetpolzahl die Laufquälitäten des als Langsamläufer zu bezeichnen¬ den Raddirektantriebes verbessert.
Die Magnetsegmente 6 sind auf einem Magnet- oder Rück¬ schlußkörper 7 angeordnet. Dieser Magnetkörper 7 weist im Äußeren einen den magnetischen Rückschluß gewähren¬ den im wesentlichen zylindrischen Mantel 10 sowie eine Seitenwand 8 auf, die über eine der Hohlachse 1 ent¬ sprechende axiale Öffnung auf der Radnabe befestigt ist. Der Magnetkörper 7 ist also mit der Hohlachse 1 starr verbunden, so daß der Stator im Bezug auf den Rollstuhl fixiert ist und in relativer Bewegung zu den mit den Lagerschalen 4 und 5 verbundenen Teilen rotie¬ ren kann.
Der Magnetkörper 7 kann zum Beispiel eine axiale Länge von 8 Zentimetern und einen äußeren Radius von 10 Zentimetern aufweisen. Die sich damit ergebende zylin¬ drische Gestalt 10 ist bis auf eine Seitenwand 8 mit einer Breite zwischen - bei dem vorgestellten Ausfüh¬ rungsbeispiel - 3 und 10 Millimeter in einer innen hohlen, topfförmigen Gestalt ausgenommen, so daß sich ein mit dem Bezugszeichen 9 versehener innerer Hohlraum in dem Magnetkörper 7 ergibt.
Der Magnetkörper 7 verfügt dabei über einen Zylinder- mantel 10 in einer Dicke von z.B. 5 bis 15 Millimetern, der bei einem 200-Watt-Motor mit den entsprechenden hier vier Polpaaren radial tief genug ist, um zu ge¬ währleisten, daß die Flußlinien der Magnetsegmente nicht durch die Luft verlaufen. Der Hohlraum 9 ist zur Aufnahme eines weiter unten beschriebenen mechanischen Kommutators 20 vorgesehen.
Im Inneren des von den Lagerschalen 4 und 5 umschlosse¬ nen Raumes ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln 11 ein Rotorblech 12 befestigt. Das im wesentlichen ringförmi¬ ge und nahe des Umfangsmantels der Lagerschalen 4 und 5 angeordnete Rotorblech 12 verfügt über in der Zeichnung nicht dargestellte, achsensymmetrisch zur Hohlachse 1 angeordnete Nuten zur Aufnahme einer Ankerwicklung 13.
Die Art der am Rotor 12 vorgesehenen Wicklung 13 hängt von der Anzahl der Magnetpolpaare ab. Bei der gegebenen Polpaarzahl von 4, den hier vorgeschlagenen Magnetab¬ messungen und einer Nutenzahl von 48 ist die Erreger- Wicklung 13 hier vorzugsweise als Zweischichtwicklung mit einem Nutenschritt von 6 ausgeführt worden. Bei einer erreichten Windungszahl von 35 pro Spule ergibt sich eine Gesamtdrahtzahl von 70 Drähten pro Nut, was zu einer Material-Belegung von hier ungefähr 0,5 führt. Es ist nötig, bei der Wicklung eine möglichst hohe Drahtzahl pro Nut zu erreichen, da sich die Drahtzahl bei ansonsten konstanten Motor-Parametern umgekehrt proportional zur erreichbaren Drehzahl der angetriebe¬ nen Welle bzw. hier des rotierenden Motorgehäuses verhält.
Die sich dicht an dicht in den Nuten drängenden Drähte der Ankerwicklung 13 erstrecken sich über diese Nuten und den Rand des Rotorbleches 12 hinaus. Sie überragen das Rotorblech um ungefähr ein Drittel seiner eigenen Breite, d.h. um ungefähr 4 Zentimeter auf jeder Seite. Dies ist entsprechend den in elektrotechnischen Zeich¬ nungen üblichen Gepflogenheiten bei der Ankerwicklung 13 nicht dargestellt worden. Die beidseitigen mit 14 bezeichneten "Hohl"-Räume beinhalten daher dieses Drahtmaterial und tragen damit wesentlich dazu bei, daß sich der notwendige in der Fig. dargestellte Abstand der äußeren radialen Seitenwände der Lagerschalen 4 und 5 voneinander ergibt. Dabei ist von Vorteil, daß in den Hohlräumen 14 jeweils in Achsennähe koaxial die Lager 2 und 3 angeordnet sind, die so nicht zu einer größeren Breite des Motors beitragen.
Der Rotor 12 wird von einer im Querschnitt der Fig. nur schematisch zu erkennenden Halteklammer 15 umgeben und gehalten, die in einer in der Zeichnung nicht darge¬ stellten Weise über eine Halteeinrichtung mit einem Kollektorschild 16 verbunden ist, welches im Innern des Hohlraumes 9 angeordnet ist.
Das Kollektorschild 16 ist über die Halteklammer 15 mit dem Rotor 12 starr verbunden und daher zusammen mit diesem und den Lagerschalen 4 und 5 um die Hohlachse 1 frei drehbar. Auf der Innenseite des Kollektorschilds 16 sind die einzelnen Lamellen 17 angeordnet, deren Anzahl bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bei 48 Kupferplättchen liegt.
Das Kol lektorschild 16 begrenzt die äußeren Maße des im wesentlichen ebenfalls um die Achse 1 rotierenden Kommutators 20. Dieser ist im wesentlichen innerhalb des Magnetkörpers 7 und unterhalb des Zylindermantels 10 angeordnet, doch ist es ebenfalls möglich, daß ein¬ zelne Elemente seitlich herausstehen, sofern diese in ihrer axialen Länge nicht über die aus den Nuten her¬ vorstehende Wicklung des Feldmagneten oder des Ankers herausragen.
Auf der Innenseite des durch die Lamellen 17 gebildeten Hohlrohrabschnittes des Kommutators 20 sind entspre¬ chend der genannten Polpaarzahl des Ausführungsbei- spiels acht entsprechend der Krümmung der Lamellen 17 konvex geschliffene Kohlebürsten 18 angeordnet, die über auf der Hohlachse 1 abgestützte Kohlehalter 19 federnd gegen die Kollektorlamellen 17 gedrückt sind. Die Kohlebürsten 18 sind über in der Zeichnung nicht dargestellte Anschlüsse über in dem Inneren des Hohl¬ rohrs 1 verlaufende Anschlußdrähte mit der den Motor mit Spannung versorgenden Batterie verbunden. Die Kollektorlamellen 17 sind weiter über in der Fig. nicht dargestellte Drähte, die über das Kollektorschild 16 und entlang der Halteklammer 15 verlaufen, mit den einzelnen Anschlüssen der Wicklungen 13 verbunden.
Somit wird der Strom beim Betrieb über die Hohlachse 1 und über die Kohlebürsten 18 des innen ablaufenden Kollektors zu den Wicklungen 13 geführt. Die Verdrah¬ tung bei 4 Polpaaren und der genannten Wicklungsart liegt in einer Beschaltung jeder zweiten Bürste mit jeweils einer Polarität, so daß durch die doppelte Belegung jeder Nut mit der Wicklung in jede Spule 1/8 des ursprünglichen Stromes der Batterie fließt.
Anstelle des innen ablaufenden Kollektors können auch andere konventionelle Kollektoren verwendet werden, sofern diese in ihrer Größe in dem Hohlraum 9 einsetz¬ bar sind.
Bei einer bei Rollstühlen üblichen 24-Volt-Stromversor- gung entwickelt der hier beschriebene Motor eine Lei¬ stung von mindestens ungefähr 400 Watt und ermöglicht Drehzahlen im Bereich zwischen 50 und 200 Umdrehungen pro Minute. Diese Umdrehungen entsprechen bei einem Direktradantrieb von 18-Zoll-Rädern einer erreichbaren Geschwindigkeit von ungefähr 4 bis 16 km/h. Die Strom¬ versorgung kann natürlich neben der üblichen Batterie auch über Solargeneratoren erfolgen, wobei hier dann ohne eine Batterie als Zwischenspeicher die Rückgewin¬ nung der kinetischen Energie des Fahrzeugs über die Generatorfunktion des Motors fehlt.
Durch die Verlagerung des mechanischen Kommutators 20 in den Magnetkörper 7, bei dem seitlich ein genügend starkes Seitenblech 8 verbleibt, ist es möglich, einen in seiner axialen Dimension schmalen Motor zu bauen, der daher geeignet ist, auf beiden Seiten eines Roll- stuhls jeweils auf die Nabe aufgesetzt zu werden.
Durch Ausnutzung der bei Rollstühlen vorhandenen Bauhö¬ he der Räder können die Ankerwicklungen in einem Ab¬ stand von beispielsweise 10 Zentimeter von der Achse angeordnet werden, so daß eine hohe Drahtzahl in den Nuten möglich ist. daher ist bei der mehrpoligen Aus¬ führung ein hohes Drehmoment möglich, daß eine gute Laufruhe bei den genannten kleinen Drehzahlen gewähr¬ leistet.
Aufgrund eines Fehlens mechanischer Zwischenteile, z.B. eines Getriebes, ist es nun möglich, daß bei einem mit abgeschalteten Antrieb rollenden Rollstuhl der Motor als Generator arbeitet und so die Batterie in einer Bremsung unter Rückgewinnung von Energie wieder auf¬ lädt. Dies führt zu einer größeren Reichweite und Autonomie des bewegten Fahrzeugs oder Gegenstandes. Es wird damit der bei einem Getriebeantrieb üblicherweise vorhandene "Leerlauf"-Betriebszustand vermieden und jede Bremsung kann zu einem Teil in einer im wesentli¬ chen verlustfreien Generatorfunktion zur Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische benutzt werden.
Natürlich können die Permanent-Magnetsegmente 6 durch entsprechende Erregerspulen für die Feldmagnete ersetzt werden und es ist ebenfalls möglich, die Funktionsgrup- pen des Ankers und des Feldmagneten zu vertauschen, d.h. es wird eine feststehende Wicklung und eine rotie¬ rende Erregung verwendet.
In jedem Fall rotiert eine der beiden Funktionsgruppen Feldmagnet/Anker um die andere. Solche Maßnahmen, insbesondere das Vorsehen einer Erregerspule auf dem im Durchmesser gegenüber dem Rotor kleineren Stator führen u.U. zu Wicklungsproblemen, da auf dem im Durchmesser kleineren Statorteil nur eine geringe Drahtzahl möglich ist.
Mit dem hier vorgeschlagenen Motor ist es möglich, einen Direktradantrieb bei Rollstuhlen vorzusehen, so daß die aufwendige, mit Verlust an mechanischer Lei- stung behaftete und platz- und gewichtsraubende Ge¬ triebeeinheit weggelassen werden kann. Zudem gestattet ein gemäß der Erfindung mit elektrischen Radnabendi- rektantrieben ausgestatteter Rollstuhl ein einfacheres Zusammenklappen und damit den einfacheren Transport des RollStuhls selber in anderen Beförderungsmitteln. Ein solcher Rollstuhl ist erheblich leiser, insbesondere bei der Rückwärtsfahrt, und ermöglicht wegen der Gene¬ ratorfunktion bei gleicher Batterie eine größere Reich¬ weite seines Fahrzeugs.
Natürlich sind die Prinzipien der Erfindung auch in anderen Techni bereichen einsetzbar, bei denen ein mit möglichst wenig drehenden Teilen behafteter Elektroan- trieb Verwendung findet, wie z.B. im Kranbau oder im Elektrofahrzeugbau.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Elektromotor zum Antrieb eines Rades, insbesonde¬ re zum Antrieb für Laufräder von Rollstühlen, mit Magnetfelder erzeugendem Stator (6) und Rotor (12, 13), die beide achsensymmetrisch um eine Motorachse (1) herum angeordnet sind und von denen mindestens einer zur Erzeugung seines Magnetfeldes von einem Speicher elektrischer Energie gespeist wird, und dessen Energie¬ zuführung über einen auf der Motorachse (1) angeordne¬ ten mechanischen Kommutator (17, 18, 20) bewirkt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Motorachse (1) die Achse des angetriebenen Rades ist, daß der Stator (6) auf einem zylindrischen, topfför¬ migen Magnetkörper (7) auf der Motorachse (1) befestigt ist, daß auf dem Rotor (12) über mit ihm verbundene Motorgehäuseschalen (4, 5). das anzutreibende Rad befe¬ stigt ist, daß der Kommutator (20) auf der Motorachse (1) des mit dem Elektromotor angetriebenen Rades innei— halb des von dem Stator (6) vorgegebenen Zylindermantel (10) des topfförmigen Magnetkörpers (7,8,10) angeordnet ist, daß er in seiner axialen Länge nicht breiter als die Wicklung (13) des Feldmagneten oder des Ankers ist, und daß der topfförmige Magnetkörper (7,8,10) über einen den magnetischen Schluß gewährleistenden axialen Zylindermantel (10) verfügt.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Stator (6) mit Permanentmagnetsegmen¬ ten ausgebildet ist, daß der Rotor (12) Träger der Erregerspule ist, und daß der Kommutator (20) als innen ablaufender Kollektor ausgebildet ist, wobei die Kol- lektorlamellen (17) über eine Verbindungsklammer (15) fest mit den einzelnen Anschlüssen der Wicklung (13) verbunden sind.
3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Polpaarzahl des Stators (6) größer oder gleich 4 ist.
4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Motorgehäuse bildenden Schalen (4, 5) eine axiale Tiefe (14, 15) aufweisen, die ausreicht, die aus den Nuten des Rotorblechs und über das Rotorblech hinausstehenden Wicklungen (13) aufzunehmen.
5. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Rotor (12) mit Permanentmagnetsegmen¬ ten ausgebildet ist und daß der Stator (6) Träger der Erregerspule ist.
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