WO2020249809A1 - Electromotive drive arrangement for a motor vehicle - Google Patents

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WO2020249809A1 PCT/EP2020/066416 EP2020066416W WO2020249809A1 WO 2020249809 A1 WO2020249809 A1 WO 2020249809A1 EP 2020066416 W EP2020066416 W EP 2020066416W WO 2020249809 A1 WO2020249809 A1 WO 2020249809A1
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Theodor Gassmann
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Abstract

The invention relates to an electromotive drive wheel arrangement for a motor vehicle, comprising: an at least three-phase transverse flux machine (2) with a stator (3), which can be connected for conjoint rotation to a wheel carrier (16) of the motor vehicle and has a toroidal coil (5, 6, 7) which can be supplied with power for each phase of the transverse flux machine (2), and a rotor (17) mounted for rotation relative to the stator (3), which rotor is connected to a rim (26), wherein the rotor (17) is at least partially arranged radially externally around the stator (3), and wherein the toroidal coils (5, 6, 7) of the stator (3) are each arranged in a stator ring (8, 9, 10) made of a soft magnetic composite material.

Description

Elektromotorische Antriebsradanordnung für ein Kraftfahrzeug Electromotive drive wheel arrangement for a motor vehicle
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebsradanordnung für ein Kraftfahr zeug. The invention relates to an electromotive drive wheel assembly for a motor vehicle.
Die klassische Antriebsstrangarchitektur für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Getriebe wird aufgrund gesetzlicher Vorgaben zur Reduktion des Emissionsaus stoßes zugunsten elektrifiziert Antriebsstrangarchitekturen zurückgedrängt. Eine Aus gestaltung des elektrifizierten Antriebsstrangs ist die des Radnabenmotors bezie- hungsweise des elektromotorischen Antriebsrads, bei der die Räder des Kraftfahrzeu ges unmittelbar von einem Elektromotor angetrieben werden. The classic drive train architecture for vehicles with internal combustion engines and transmissions is being pushed back in favor of electrified drive train architectures due to legal requirements to reduce emissions. One embodiment of the electrified drive train is that of the wheel hub motor or the electromotive drive wheel, in which the wheels of the motor vehicle are driven directly by an electric motor.
Eine Ausgestaltung der Radnabenmotoren für Kraftfahrzeuge ist der Typ des Außen läufers. Hierbei ist der Rotor drehfest mit der Felge verbunden und der Stator, der mit dem Rotor in magnetischer Wechselwirkung steht, ist gegenüber dem Radträger dreh fest abgestützt. Zwischen der radial innenliegenden Fläche des Rotors und der radial außenliegenden Fläche des Stators befindet sich ein Luftspalt, um eine relative Rota tionsbewegung zwischen Rotor und Stator zu ermöglichen. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades des Radnabenmotors, wird der Luftspalt möglichst klein und über den Umfang konstant gehalten, da der magnetische Widerstand der Magnetfelder mit grö ßer werdendem Luftspalt ebenfalls zunimmt. One embodiment of the wheel hub motors for motor vehicles is the type of the external rotor. Here, the rotor is non-rotatably connected to the rim and the stator, which is in magnetic interaction with the rotor, is rotatably supported in relation to the wheel carrier. There is an air gap between the radially inner surface of the rotor and the radially outer surface of the stator in order to allow a relative rotational movement between the rotor and the stator. In order to achieve a high degree of efficiency of the wheel hub motor, the air gap is kept as small as possible and kept constant over the circumference, since the magnetic resistance of the magnetic fields also increases as the air gap increases.
Als elektrische Maschinen werden vor allem Drehfeldmaschinen mit magnetischem Radialfluss, beispielsweise in Form permanenterregter Synchronmaschinen, verwen- det. Bei elektrischen Maschine mit Radialfluss wird der magnetische Fluss eines Erre gerfeldes parallel zu der Rotationsebene des Rotors geführt. Alternativ können auch elektrische Maschinen verwendet werden, die nach dem Transversalflussprinzip auf gebaut sind, wobei hierbei der magnetische Fluss durch die Anordnung des Magnet kreises orthogonal zur Rotationsebene des Rotors geführt wird. Diese alternative Mag netkreisanordnung ermöglicht die Reduktion der Polteilung beziehungsweise die Er höhung der Polzahl der elektrischen Maschine bei gleichbleibender flussführender Flä che, sodass hohe Drehmomente, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, bei gleich zeitigem kompaktem Aufbau der elektrischen Maschine erzielt werden können. Mainly rotating field machines with magnetic radial flux, for example in the form of permanent magnet synchronous machines, are used as electrical machines. In electrical machines with radial flux, the magnetic flux of an excitation field is guided parallel to the plane of rotation of the rotor. Alternatively you can also electrical machines are used, which are built on the transverse flux principle, in which case the magnetic flux is guided through the arrangement of the magnetic circuit orthogonally to the plane of rotation of the rotor. This alternative magnetic circuit arrangement enables the pole pitch to be reduced or the number of poles of the electrical machine to be increased while the flux-guiding surface remains the same, so that high torques, especially at low speeds, can be achieved with a compact design of the electrical machine.
Aus der US 201 1/0169381 A1 ist eine Transversalflussmaschine bekannt, die so ge staltet ist, dass sie an ein Elektrofahrrad oder ein anderes Elektroleichtfahrzeug ge koppelt werden kann. Die Transversalflussmaschine umfasst einen Rotorkörper mit einer Rotoranordnung mit umfangsverteilten Magneten und eine Statoranordnung mit drei axial benachbarten Statorphasen. Der Rotorkörper ist als Fahrradnabe gestaltet und hat an seinem Außenumfang zwei Flanschabschnitte mit umfangsverteilten Spei chenlöchern. In die Speichenlöcher der Fahrradnabe können innere Enden von Rad speichen befestigt werden, deren äußere Enden mit einer Radfelge verbunden werden können. Die Statorphasen umfassen jeweils zwei spiegelbildliche Statorabschnitte, die mit umfangsverteilten Zähnen axial ineinander greifen. From US 201 1/0169381 A1 a transverse flux machine is known, which is so ge staltet that it can be coupled ge to an electric bicycle or another electric light vehicle. The transverse flux machine comprises a rotor body with a rotor arrangement with circumferentially distributed magnets and a stator arrangement with three axially adjacent stator phases. The rotor body is designed as a bicycle hub and has two flange sections on its outer circumference with circumferentially distributed Spei holes. In the spoke holes of the bicycle hub inner ends of wheel spokes can be attached, the outer ends of which can be connected to a wheel rim. The stator phases each comprise two mirror-image stator sections which mesh axially with one another with circumferentially distributed teeth.
Aus der DE 10 2006 022 836 A1 ist eine Statoranordnung sowie eine Rotoranordnung für eine Transversalflussmaschine bekannt. Die Statoranordnung umfasst einen ring förmigen Statorrückschluss mit einer Mehrzahl von Statorpolen, die nach Art von Klau enpolen ausgebildet sind. Die Rotoranordnung ist ähnlich aufgebaut, mit einer Mehr zahl von Klauenpolen, die so miteinander verbunden sind, dass sie einen ringförmigen Rotorkörper bilden, der einen Ringmagneten umschließt. A stator arrangement and a rotor arrangement for a transverse flux machine are known from DE 10 2006 022 836 A1. The stator arrangement comprises a ring-shaped stator yoke with a plurality of stator poles which are designed in the manner of claw poles. The rotor assembly is constructed similarly, with a plurality of claw poles which are connected to one another so that they form an annular rotor body which encloses a ring magnet.
Aus der DE 199 48 224 C1 ist ein Radnabenmotor für ein Kraftfahrzeug bekannt, der als Antrieb eine elektrische Maschine mit einem um eine gemeinsame Maschinen achse angeordneten Rotor und einem Stator umfasst. Der Rotor ist als Flohlkörper ausgeführt, der zumindest mittelbar mit der Radnabe und/oder der Felge des Rades verbunden ist. Der Stator ist mit einer Drehmomentaufnahme vorzugsweise an einem drehfesten Teil des Kraftfahrzeugs abgestützt, beispielsweise einem Karosserieteil und/oder einem Bremsträger. In einer Ausführung wird als elektrische Maschine eine T ransversalflussmaschine verwendet. Aus der DE 10 2009 021 703 B4 ist eine als permanenterregte Synchronmaschine gestaltete elektrische Maschine in Form einer zweiphasigen Transversalflussma schine bekannt. Die elektrische Maschine ist als Außenläufer mit einem Ständer und einem Läufer ausgeführt. Der Läufer trägt an einem becherförmigen Trägerabschnitt Permanentmagnetelemente. Der Ständer weist zwei Spulenanordnungen mit jeweils einer kreiszylindrischen Wicklung auf, die jeweils von zwei im Wesentlichen kreisring förmigen Magnetflussjochen umgriffen werden. Die Magnetflussjoche weisen Magnet flussklauen auf, die in Form einer Klauenpolanordnung in Richtung der Drehachse der elektrischen Maschine ineinandergreifen und die als Press- oder Sinterteile aus Rein eisenpulver ausgebildet sind. Der durch die Spulenanordnung erzeugte magnetische Fluss wird über die Magnetflussjoche transversal zu Rotationsrichtung geführt. Die ra dialen Außenseiten der Magnetflussklauen sind zu den Permanentmagnetelementen des Läufers hin orientiert, sodass die Permanentmagnetelemente mit dem durch die zwei Spulenanordnungen erzeugten Erregermagnetfeld in magnetische Wechselwir kung treten können. From DE 199 48 224 C1 a wheel hub motor for a motor vehicle is known which comprises as a drive an electric machine with a rotor arranged around a common machine axis and a stator. The rotor is designed as a fluted body which is at least indirectly connected to the wheel hub and / or the rim of the wheel. The stator is preferably supported with a torque absorption on a non-rotatable part of the motor vehicle, for example a body part and / or a brake carrier. In one embodiment, a transversal flow machine is used as the electrical machine. From DE 10 2009 021 703 B4 an electrical machine designed as a permanent magnet synchronous machine in the form of a two-phase transverse flux machine is known. The electrical machine is designed as an external rotor with a stator and a rotor. The rotor carries permanent magnet elements on a cup-shaped support section. The stator has two coil arrangements, each with a circular cylindrical winding, each of which is encompassed by two substantially annular magnetic flux yokes. The magnetic flux yokes have magnetic flux claws which mesh in the form of a claw pole arrangement in the direction of the axis of rotation of the electrical machine and which are designed as pressed or sintered parts made of pure iron powder. The magnetic flux generated by the coil arrangement is guided transversely to the direction of rotation via the magnetic flux yokes. The radial outer sides of the magnetic flux claws are oriented towards the permanent magnet elements of the rotor, so that the permanent magnet elements can interact magnetically with the excitation magnetic field generated by the two coil arrangements.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hocheffiziente elektromo torische Antriebsradanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die einen kom pakten Aufbau aufweist. The present invention has for its object to provide a highly efficient elektromo toric drive wheel assembly for a motor vehicle, which has a com pact structure.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine elektromotorische Antriebsradanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend: eine zumindest dreiphasige Transversal flussmaschine mit einem Stator, der mit einem Radträger des Kraftfahrzeuges drehfest verbindbar ist und je Phase der Transversalflussmaschine eine bestrombare Ring spule aufweist, und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor, der mit einer Felge verbindbar beziehungsweise verbunden ist, wobei der Rotor zumindest teilweise radial außenliegend um den Stator angeordnet ist, und wobei die Ringspulen des Sta tors jeweils in einem Statorring aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff an geordnet sind. Die Statorringe können insbesondere zwei axial benachbarte Statorrin gelemente aufweisen, wobei jedes Statorringelement insbesondere mehrere Stator ringsegmente über dem Umfang aufweisen kann. Als Transversalflussmaschine (TFM) soll im Sinne dieser Offenbarung eine elektrische Maschine verstanden werden, bei der der magnetische Fluss transversal zu Dreh ebene, das heißt senkrecht zur Drehebene, beziehungsweise parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine verläuft. Transversalflussmaschinen benötigen radial einen geringen Bauraum, sodass die elektromotorische Antriebsradanordnung kompakt ge staltet werden kann beziehungsweise Bauraum für die Aufnahme weiterer Komponen ten innerhalb der elektromotorischen Antriebsradanordnung zur Verfügung steht. Transversalflussmaschinen weisen insbesondere Ringspulen mit einer Umfangswick lungen auf, die konzentrisch zur Drehachse der elektrischen Maschine angeordnet sind. Die Windungszahl der Ringspulen kann dabei der Spannung und dem Strom der angeschlossenen Energiequelle angepasst werden. In Sonderfällen können die Ring spulen nur eine Windung aufweisen. Eine Ringspule kann zudem aus mehreren Teil ringspulen zusammengesetzt sein, die phasengleich bestromt werden. To solve the problem, an electromotive drive wheel arrangement for a motor vehicle is proposed, comprising: an at least three-phase transverse flux machine with a stator which can be connected to a wheel carrier of the motor vehicle in a rotationally fixed manner and for each phase of the transverse flux machine has an energized ring coil, and one rotatable relative to the stator mounted rotor which can be or is connected to a rim, wherein the rotor is at least partially arranged radially outwardly around the stator, and wherein the ring coils of the stator are each arranged in a stator ring made of a soft magnetic composite material. The stator rings can in particular have two axially adjacent stator ring elements, wherein each stator ring element can in particular have a plurality of stator ring segments over the circumference. In the context of this disclosure, a transverse flux machine (TFM) is to be understood as an electrical machine in which the magnetic flux runs transversely to the plane of rotation, that is, perpendicular to the plane of rotation, or parallel to the axis of rotation of the electrical machine. Transverse flux machines require little radial installation space, so that the electromotive drive wheel arrangement can be designed compactly or installation space is available for accommodating further components within the electromotive drive wheel arrangement. Transverse flux machines in particular have ring coils with a circumferential winding which are arranged concentrically to the axis of rotation of the electrical machine. The number of turns of the toroidal coils can be adapted to the voltage and current of the connected energy source. In special cases, the ring coils can only have one turn. A ring coil can also be composed of several ring coils, which are energized in phase.
Als weichmagnetische Verbundwerkstoffe sollen im Rahmen der vorliegenden Offen barung insbesondere Materialien mitumfasst sein, die durch einen Verarbeitungspro zess von weichmagnetischen Pulververbundwerkstoffen hergestellt werden. Weich magnetische Pulververbundwerkstoffe weisen Pulverkörnchen eines weichmagneti schen Materials auf, die durch ein chemisches Verfahren beschichtet sind, beispiels weise mit einer Oxidschicht oder einer Kunststoffschicht. Insbesondere kann als weichmagnetisches Material Eisen verwendet werden. Als Verarbeitungsprozess von weichmagnetischen Pulververbundwerkstoffen kommen insbesondere Pressen und Sintern sowie 3D-Drucken in Betracht. Beim Verarbeiten des weichmagnetischen Pul ververbundwerkstoffes zu einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff bleibt die Be schichtung um die Eisenpulverkörnchen erhalten. Die Isolation durch die Beschichtung der Eisenpulverkörnchen untereinander unterbindet großflächige Wirbelströme inner halb des Stators, die sonst im magnetischen Wechselfeld entstehen und zu erhebli chen magnetischen Verlusten führen. Der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine kann somit erhöht werden beziehungsweise höhere Drehmomente der elektrischen Maschine können in einem kleineren Bauraum realisiert werden. In the context of the present disclosure, soft magnetic composite materials should in particular also include materials that are produced by a processing process of soft magnetic powder composite materials. Soft magnetic powder composite materials have powder grains of a soft magnetic material that are coated by a chemical process, for example with an oxide layer or a plastic layer. In particular, iron can be used as the soft magnetic material. In particular, pressing and sintering as well as 3D printing come into consideration as processing processes for soft magnetic powder composite materials. When processing the soft magnetic powder composite material into a soft magnetic composite material, the coating around the iron powder grains is retained. The insulation through the coating of the iron powder granules among one another prevents large-area eddy currents within the stator, which otherwise arise in the alternating magnetic field and lead to considerable magnetic losses. The efficiency of the electrical machine can thus be increased or higher torques of the electrical machine can be realized in a smaller installation space.
Durch die drei Phasen der Transversalflussmaschine kann mittels der Regelung der Transversalflussmaschine der Anlauf der elektromotorischen Antriebskraftanordnung in eine definiert Drehrichtung ermöglicht werden, was bei einer Phasenzahl kleiner drei nicht möglich ist. Mit steigender Anzahl der Phasen kann das maximal wirkende Dreh moment gesteigert werden und gleichzeitig die Drehmomentschwankungen reduziert werden. Die Anzahl der Phasen kann bei der Transversalflussmaschine unabhängig von der Polpaarzahl gewählt werden, sodass die Transversalflussmaschine modular erweiterbar ist. Demgegenüber erhöht eine größere Phasenzahl den steuerungstech nischen Aufwand zur Regelung der elektrischen Maschine. Es ist daher insbesondere denkbar, dass die Transversalflussmaschine mehr als vier Phasen, insbesondere mehr als sechs Phasen, und weniger als zwölf Phasen, insbesondere weniger als acht Phasen, aufweist. Through the three phases of the transverse flux machine, by means of the regulation of the transverse flux machine, the start-up of the electromotive drive force arrangement in a defined direction of rotation can be made possible, which is the case with a number of phases less than three not possible. With an increasing number of phases, the maximum effective torque can be increased and at the same time the torque fluctuations can be reduced. The number of phases in the transverse flux machine can be selected independently of the number of pole pairs, so that the transverse flux machine can be expanded in a modular manner. In contrast, a larger number of phases increases the technical control effort for regulating the electrical machine. It is therefore particularly conceivable that the transverse flux machine has more than four phases, in particular more than six phases, and fewer than twelve phases, in particular fewer than eight phases.
Der Radträger, mit dem der Stator drehfest verbindbar ist, ist gegenüber dem Kraft fahrzeug - abgesehen von Einfederbewegungen - ortsfest angeordnet. Der Stator ist mit dem Radträger zumindest mittelbar drehfest verbindbar. Der Stator kann somit un mittelbar mit dem Radträger verbindbar beziehungsweise verbunden sein. Alternativ ist es denkbar, dass der Stator über eine Trägeranordnung mit dem Radträger ver bindbar beziehungsweise verbunden ist. The wheel carrier, with which the stator can be connected in a rotationally fixed manner, is stationary with respect to the motor vehicle - apart from deflection movements. The stator can be connected to the wheel carrier at least indirectly in a rotationally fixed manner. The stator can thus be connected or connected directly to the wheel carrier. Alternatively, it is conceivable that the stator is connectable or connected to the wheel carrier via a carrier arrangement.
In einer möglichen Ausführungsform können die Statorringe jeweils zwei Statorringele mente aufweisen. Ein Statorring kann somit auch als Statorringanordnung bezeichnet werden. Die zwei Statorringelemente eines Statorringes können jeweils mehrere Mag netflussklauen aufweisen, die axial, das heißt in Richtung der Drehachse der Trans versalflussmaschine, ineinander greifen und eine Klauenpolanordnung bilden. Die zwei Statorringelemente eines Statorringes können insbesondere jeweils zumindest 30, insbesondere zumindest 60, und/oder maximal 100, insbesondere maximal 80, Magnetflussklauen aufweisen. Dabei gilt insbesondere, dass eine hohe Anzahl an Po len eine geringe radiale Bauhöhe der Statorringe bzw. der Rotorringe ermöglicht, wel che beispielsweise kleiner als 4 cm sein kann. Ein Statorring kann insbesondere meh rere Statorringsegmente umfassen, die in Umfangsrichtung um eine Drehachse der elektrischen Maschine berührend zueinander angeordnet sind. Die Statorringseg mente können Formschlussmittel für die Verbindung in Umfangsrichtung untereinan der aufweisen und/oder anderweitig miteinander gefügt sein. Die Statorringsegmente können insbesondere durch ein Sinter-Verfahren hergestellt werden. Sintern ist ein hocheffizientes Fertigungsverfahren, das insbesondere in der Massenfertigung einge setzt werden kann, allerdings sind die maximalen Bauteildimensionen, die gefertigt werden können, limitiert. Für gesinterte Statorringe ist es daher ab einer kritischen Größe vorteilhaft, die Statorringe aus Statorringsegmenten zusammenzusetzen. Bei spielsweise kann ein Statorring aus mehr als drei, insbesondere mehr als 10 oder auch mehr als 15 umfangsverteilten Segmenten zusammengesetzt sein. Die Anzahl der Segmente kann auch der Anzahl der Klauen entsprechend gestaltet sein. In one possible embodiment, the stator rings can each have two stator ring elements. A stator ring can thus also be referred to as a stator ring arrangement. The two stator ring elements of a stator ring can each have a plurality of magnetic flux claws which mesh axially, that is to say in the direction of the axis of rotation of the transversal flux machine, and form a claw pole arrangement. The two stator ring elements of a stator ring can in particular each have at least 30, in particular at least 60, and / or a maximum of 100, in particular a maximum of 80, magnetic flux claws. It is particularly true that a large number of Po len enables a low radial overall height of the stator rings or the rotor rings, which can be, for example, less than 4 cm. A stator ring can in particular comprise several stator ring segments which are arranged in contact with one another in the circumferential direction around an axis of rotation of the electrical machine. The stator ring segments can have interlocking means for the connection in the circumferential direction and / or be joined to one another in some other way. The stator ring segments can in particular be produced by a sintering process. Sintering is a highly efficient manufacturing process that can be used particularly in mass production, but the maximum component dimensions that are manufactured are can be limited. For sintered stator rings it is therefore advantageous from a critical size to assemble the stator rings from stator ring segments. For example, a stator ring can be composed of more than three, in particular more than 10 or even more than 15 circumferentially distributed segments. The number of segments can also be designed according to the number of claws.
In der elektromotorischen Antriebsradanordnung, die auch als Elektro-Radnabenmotor bezeichnet wird, kann ein Kühlsystem zur Regulierung der Betriebstemperatur vorge sehen sein. Es ist denkbar, dass das Kühlsystem als Luftkühlung ausgestaltet ist, bei spielsweise durch die Konvektionsfläche der elektromotorischen Antriebsradanord nung vergrößernde Kühlrippen. Eine Luftkühlung der elektromotorischen Antriebsrad anordnung kommt insbesondere bei kleinen Leistungsdichten in Betracht. Darüber hin aus ist es denkbar, dass der Träger des Stators, beispielsweise der Radträger, im Be reich der Aufnahme des Stators Kühlkanäle aufweist, die jeweils mit einem Kühlme dium durchströmbar sind. Ein derartiges Kühlsystem kommt insbesondere bei elektro motorischen Antriebsradanordnung mittlerer Leistungsdichte in Betracht. Zudem ist es denkbar, dass die Ringspulen des Stators als Hohlleiter mit einer ringförmigen Hohl kammer ausgestaltet sein können, wobei die ringförmigen Hohlkammern jeweils mit einem Kühlmedium durchströmbar sind. Durch das Durchströmen des Hohlleiters mit einem Kühlmedium kann Abwärme aus der Transversalflussmaschine abgeführt wer den. Die Transversalflussmaschine kann somit in einem optimierten Temperaturbe reich betrieben werden beziehungsweise vor Überhitzung geschützt werden. Es ist insbesondere denkbar, dass nur eine Teilzahl der Ringspulen als Hohlleiter mit einer ringförmigen Hohlkammer ausgestaltet ist. So können beispielsweise die Ringspulen der axial außen liegenden Phasen als Hohlleiter ausgeführt sein, da für diese ein ein facher Anschluss an das Kühlmedium realisiert werden kann, und die Ringspulen der axial innen liegenden Phasen können als Vollspule ausgeführt sein. In the electromotive drive wheel arrangement, which is also referred to as an electric wheel hub motor, a cooling system for regulating the operating temperature can be provided. It is conceivable that the cooling system is designed as air cooling, for example cooling ribs which enlarge the voltage through the convection surface of the electromotive drive wheel arrangement. Air cooling of the electromotive drive wheel arrangement comes into consideration in particular with low power densities. In addition, it is conceivable that the carrier of the stator, for example the wheel carrier, has cooling ducts in the area of the receptacle of the stator, through which a cooling medium can flow. Such a cooling system comes into consideration in particular in the case of an electric motor drive wheel arrangement of medium power density. In addition, it is conceivable that the ring coils of the stator can be designed as a waveguide with an annular hollow chamber, with a cooling medium each being able to flow through the annular hollow chambers. By flowing through the waveguide with a cooling medium, waste heat can be dissipated from the transverse flow machine. The transverse flux machine can thus be operated in an optimized temperature range or protected from overheating. In particular, it is conceivable that only a partial number of the ring coils are designed as a waveguide with an annular hollow chamber. For example, the ring coils of the axially outer phases can be designed as waveguides, since a single connection to the cooling medium can be implemented for them, and the ring coils of the axially inner phases can be designed as full coils.
Der Rotor und die Felge können insbesondere als eine Rotor-Felgen-Einheit gestaltet sein. Die Felge kann ein Felgenstern, ein Felgenbett sowie ein äußeres und inneres Felgenhorn umfassen. Der Rotor kann insbesondere mit einer inneren Umfangsfläche des Felgenbetts fest verbunden sein. Zur Befestigung des Rotors an der Felge kom men beispielsweise kraftschlüssige Verbindungmittel, wie eine Pressverbindung, stoff schlüssige Verbindungsmittel, wie Kleben, formschlüssige Verbindungsmittel, wie Schrauben, und/oder Kombinationen hiervon in Frage. Durch die Verbindung von Ro tor und Felgenbett wird eine integrale Baueinheit gebildet, das heißt die Felge bildet den Rotor. Es ist jedoch auch möglich, dass die Felge lösbar mit dem Rotor verbunden wird, beispielsweise mittels Schrauben. The rotor and the rim can in particular be designed as a rotor-rim unit. The rim can comprise a rim star, a rim well and an outer and inner rim flange. The rotor can in particular be firmly connected to an inner circumferential surface of the rim well. To fasten the rotor to the rim, for example, non-positive connection means such as a press connection, material connection means such as gluing, form-fit connection means such as Screws and / or combinations thereof. The connection of the rotor and the rim base creates an integral unit, i.e. the rim forms the rotor. However, it is also possible for the rim to be detachably connected to the rotor, for example by means of screws.
In einer Ausführungsform kann der Rotor je Phase der Transversalflussmaschine ei nen Rotorring aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff aufweisen. Durch die Verwendung des weichmagnetischen Verbundwerkstoffes in den Rotorringen des Ro tors ergibt sich eine Reduktion der durch das magnetische Wechselfeld induzierten Wirbelströme analog zu den obigen Ausführungen zum Stator, sodass eine weitere Wirkungsgraderhöhung elektrischen Maschine erzielt werden kann. Der weichmagne tische Verbundwerkstoff, der für die Fierstellung des Stators verwendet wird, und der weichmagnetische Verbundwerkstoff, der für die Fierstellung des Rotors verwendet wird, können gleich sein. Es ist allerdings auch denkbar, dass für den Stator und den Rotor unterschiedliche, für den jeweiligen Einsatzzweck angepasste, weichmagneti sche Verbundwerkstoffe verwendet werden. Alternativ kann der Rotor je Phase der Transversalflussmaschine einen Permanentmagnetring aufweisen. Der Permanent magnetring kann beispielsweise in das Felgenbett eingeklebt beziehungsweise auf das Felgenbett aufgeklebt sein, was gleichermaßen auch für die Rotorringe aus weich magnetischem Verbundwerkstoff der Fall sein kann. In one embodiment, the rotor can have a rotor ring made of a soft magnetic composite material for each phase of the transverse flux machine. The use of the soft magnetic composite material in the rotor rings of the rotor results in a reduction in the eddy currents induced by the alternating magnetic field, analogous to the above statements on the stator, so that a further increase in the efficiency of the electrical machine can be achieved. The soft magnetic composite material used for the free position of the stator and the soft magnetic composite material used for the free position of the rotor can be the same. However, it is also conceivable that different soft-magnetic composite materials adapted for the respective application are used for the stator and the rotor. Alternatively, the rotor can have a permanent magnet ring for each phase of the transverse flux machine. The permanent magnet ring can, for example, be glued into the rim well or glued onto the rim well, which can also be the case for the rotor rings made of soft magnetic composite material.
In einer Ausführungsform können die Rotorringe jeweils zwei Rotorringelemente auf weisen. Der Rotorring kann daher auch als Rotorringanordnung bezeichnet werden. Die zwei Rotorringelemente eines Rotorringes können zumindest Magnetflussklauen aufweisen. Die Anzahl der Magnetflussklauen eines Rotorringelementes kann der An zahl der Magnetflussklauen der Statorringelemente entsprechen oder zu dieser ähn lich sein. Insbesondere kann die Anzahl der Magnetflussklauen der Rotorringelemente von der Anzahl der Magnetflussklauen der Statorringelemente um beispielsweise fünf oder zehn Magnetflussklauen abweichen. Die Rotorringelemente können aus mehre ren Rotorringsegmenten zusammengesetzt sein, die wie weiter oben für die Stator ringsegmente erläutert mittels eines Sinter-Verfahrens hergestellt sein können. In one embodiment, the rotor rings can each have two rotor ring elements. The rotor ring can therefore also be referred to as a rotor ring arrangement. The two rotor ring elements of a rotor ring can have at least magnetic flux claws. The number of magnetic flux claws of a rotor ring element can correspond to the number of magnetic flux claws of the stator ring elements or be similar to this. In particular, the number of magnetic flux claws of the rotor ring elements can differ from the number of magnetic flux claws of the stator ring elements by, for example, five or ten magnetic flux claws. The rotor ring elements can be composed of several rotor ring segments Ren which, as explained above for the stator ring segments, can be produced by means of a sintering process.
Die Magnetflussklauen der Statorringelemente bilden auf einem Außenumfang des Stators eine erste Magnetpolanordnung und die Magnetflussklauen der Rotorringelemente bilden auf dem in den Umfang des Rotors eine zweite Magnetpo lanordnung, wobei sich die erste Magnetpolanordnung und die zweite Magnetpolan ordnung radial gegenüberliegen. Die Zahl der Magnetflussklauen der Statorringele mente und die Zahl der Magnetflussklauen der Rotorringelemente können je nach Ein satzzweck der elektrischen Maschine entweder gleich oder abweichend voneinander gewählt werden. The magnetic flux claws of the stator ring elements form a first magnetic pole arrangement on an outer circumference of the stator and the magnetic flux claws of the Rotor ring elements form on the in the circumference of the rotor a second Magnetpol arrangement, wherein the first Magnetpolan arrangement and the second Magnetpolan order are radially opposite. The number of magnetic flux claws of the stator ring elements and the number of magnetic flux claws of the rotor ring elements can be selected to be either the same or different from one another, depending on the purpose of the electrical machine.
Jeweils zwischen den zwei Rotorringelementen eines Rotorringes kann ein Kurz schlussring angeordnet sein, sodass die Transversalflussmaschine als Asynchronmo tor beziehungsweise Induktionsmotor ausgeführt ist. Der Kurzschlussring ist aus leit fähigen beziehungsweise magnetisierbaren Material hergestellt. A short-circuit ring can be arranged between the two rotor ring elements of a rotor ring, so that the transverse flux machine is designed as an asynchronous motor or induction motor. The short-circuit ring is made of conductive or magnetizable material.
Alternativ kann zwischen den zwei Rotorringelementen eines Rotorringes jeweils ein Permanentmagnetring angeordnet sein, sodass die Transversalflussmaschine als per manenterregter Synchronmotor ausgeführt ist. Dabei kann der Permanentmagnetring mehrere Permanentmagnetringsegmente umfassen. Die Permanentmagnetringseg mente sind in Umfangsrichtung angeordnet. Alternatively, a permanent magnet ring can each be arranged between the two rotor ring elements of a rotor ring, so that the transverse flux machine is designed as a synchronous motor with permanent magnetism. The permanent magnet ring can comprise several permanent magnet ring segments. The Permanentmagnetringseg elements are arranged in the circumferential direction.
Die Rotorringe mit den zugehörigen zwei Rotorringelementen können einteilig herge stellt sein. Alternativ oder in Kombination können auch die Statorringe mit den zuge hörigen zwei Statorringelementen einteilig hergestellt sein. Die einteilige Herstellung der Statorringe beziehungsweise der Rotorringe kann insbesondere mittels eines 3D- D ruckverfahre ns erfolgen. Hierbei ist es insbesondere denkbar, dass der Druck der Statorringe um vorgefertigte Ringspulen als Kern erfolgt. Darüber hinaus ist es insbe sondere denkbar, dass der Stator zusammen mit einem Trägerelement mittels 3-D Druckverfahren einteilig hergestellt ist. Hierbei ist es insbesondere denkbar, dass die Statorringe des Stators aus einem weichmagnetischen Verbundmaterial und das Trä gerelement aus einem davon abweichenden Material hergestellt sind. Für die einteilige Herstellung der Rotorringe mittels 3D-Druckverfahren ist es insbesondere denkbar, dass der Druck um einen vorgefertigten Kurzschlussring beziehungsweise einen ring förmigen Permanentmagneten als Kern erfolgt. The rotor rings with the associated two rotor ring elements can be manufactured in one piece. Alternatively or in combination, the stator rings can also be made in one piece with the associated two stator ring elements. The one-piece production of the stator rings or the rotor rings can in particular take place by means of a 3-D printing process. Here it is particularly conceivable that the pressure of the stator rings takes place around prefabricated ring coils as the core. In addition, it is particularly conceivable that the stator is manufactured in one piece together with a carrier element by means of a 3-D printing process. It is particularly conceivable here for the stator rings of the stator to be made of a soft magnetic composite material and the carrier element to be made of a different material. For the one-piece production of the rotor rings by means of 3D printing processes, it is particularly conceivable that the printing takes place around a prefabricated short-circuit ring or an annular permanent magnet as the core.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Stator zumindest eine Innendichtscheibe aufweisen und der Rotor kann zumindest eine Außendichtscheibe aufweisen, wobei die zumindest eine Innendichtscheibe und die zumindest eine Außendichtscheibe als Labyrinthdichtung Zusammenwirken, die in axialer Überdeckung mit einem Luftspalt zwischen den Statorringen und den Rotorringen angeordnet ist. Durch das Zusam menwirken der Innendichtscheibe und der Außendichtscheibe als Labyrinthdichtung auf einer Seite des Luftspalt kann beispielsweise ein abgedichteter Raum zwischen der Labyrinthdichtung und der Felge realisiert werden, in dem der Rotor und der Stator vor Umwelteinflüssen geschützt aufgenommen werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass auf beiden Seiten des Luftspalts zwischen den Statorringen und den Rotorringen jeweils eine Innendichtscheibe und eine Außendichtscheibe angeordnet sind. In a further embodiment, the stator can have at least one inner sealing disk and the rotor can have at least one outer sealing disk, wherein the at least one inner sealing disk and the at least one outer sealing disk interact as a labyrinth seal which is arranged in axial overlap with an air gap between the stator rings and the rotor rings. The interaction of the inner sealing washer and the outer sealing washer as a labyrinth seal on one side of the air gap enables, for example, a sealed space between the labyrinth seal and the rim to be realized in which the rotor and the stator are accommodated protected from environmental influences. In addition, it is also conceivable that an inner sealing disk and an outer sealing disk are arranged on both sides of the air gap between the stator rings and the rotor rings.
In einer Ausführungsform kann eine Bremsanlage, insbesondere eine Scheibenbrems anlage, radial innenliegend zu dem Stator angeordnet sein. Hierdurch kann ein kom pakter axialer Aufbau der elektromotorischen Antriebsradanordnung realisiert werden. In one embodiment, a brake system, in particular a disk brake system, can be arranged radially on the inside of the stator. As a result, a compact axial structure of the electromotive drive wheel arrangement can be realized.
Die elektromotorische Antriebsradanordnung kann in einer Ausführung einen Win kelsensor aufweisen, der ein Signal zur gleichzeitigen Steuerung der T ransversalfluss- maschine und eines Antiblockiersystems (ABS) des Kraftfahrzeuges generiert. Für ei nen effektiven und schwingungsarmen Betrieb eines Elektromotors ist eine hochauflö sende akkurate Winkelmessung notwendig. Der Winkelsensor weist daher insbeson dere eine Auflösung von weniger als ein Winkelgrad auf. Übliche ABS- Winkelsenso ren weisen eine grobe Auflösung auf, die insbesondere oberhalb von 5 Winkelgrad liegt. Messungenauigkeiten des ABS-Winkelsensors werden im ABS-Regler durch Schätzung, Extra- und Interpolation herausgerechnet. Durch die gleichzeitige Steue rung der Transversalflussmaschine und des Anti-Blockier-Systems über ein gemein sames Signal des hochauflösenden Winkelsensors kann die Regelgüte und somit das Fahrverhalten während des Eingriffs des Anti-Blockier-Systems verbessert werden. Die Elektronik zur Ansteuerung der Transversalflussmaschine kann zentral im Fahr zeug angeordnet sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Elektronik zur Ansteu erung der Transversalflussmaschine zumindest teilweise im Radträger integriert ist. In one embodiment, the electromotive drive wheel arrangement can have an angle sensor which generates a signal for the simultaneous control of the transversal flow machine and an anti-lock braking system (ABS) of the motor vehicle. For an effective and low-vibration operation of an electric motor, a high-resolution, accurate angle measurement is necessary. The angle sensor therefore has in particular a resolution of less than one degree of angle. Usual ABS angle sensors have a coarse resolution, in particular above 5 degrees. Measurement inaccuracies of the ABS angle sensor are calculated out in the ABS controller through estimation, extra polation and interpolation. The simultaneous control of the transverse flow machine and the anti-lock system via a common signal from the high-resolution angle sensor can improve the control quality and thus the driving behavior during the intervention of the anti-lock system. The electronics for controlling the transverse flux machine can be arranged centrally in the vehicle. Alternatively, it is also conceivable that the electronics for controlling the transverse flux machine are at least partially integrated in the wheel carrier.
In einer Ausführungsform kann der Stator unmittelbar mit dem Radträger fest verbun den sein. In einer möglichen alternativen Ausführungsform kann der Stator mit einem Träger fest verbunden ist, wobei der Träger drehend auf der Felge gelagert und mit dem Radträger drehtest verbunden sein. Die alternative Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass Spiele zwischen dem Radträger und der Felge, insbesondere die Spiele das Radlagers, keinen Einfluss auf die Ausrichtung des Rotors und des Stators zueinander haben und der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator somit weit- gehend konstant gehalten werden kann. In one embodiment, the stator can be firmly connected directly to the wheel carrier. In a possible alternative embodiment, the stator can be firmly connected to a carrier, the carrier being rotatably mounted on and with the rim be connected to the wheel carrier. The alternative embodiment has the advantage that clearances between the wheel carrier and the rim, in particular the clearances in the wheel bearing, have no influence on the alignment of the rotor and the stator with one another and the air gap between the rotor and the stator is thus kept largely constant can be.
Ausführungsbeispiele der elektromotorischen Antriebsradanordnung für ein Kraftfahr zeug werden nachstehend anhand der Figurendarstellungen erläutert. Hierin zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektromotorische An triebsradanordnung in einer ersten Ausführungsform; Embodiments of the electromotive drive wheel assembly for a motor vehicle are explained below with reference to the figure representations. 1 shows a longitudinal section through an electromotive drive wheel arrangement according to the invention in a first embodiment;
Figur 2A eine perspektivische Ansicht des Stators der elektromotorischen An triebsradanordnung aus Figur 1 ; FIG. 2A shows a perspective view of the stator of the electromotive drive wheel arrangement from FIG. 1;
Figur 2B eine perspektivische Ansicht eines ersten Statorringelements des Stators aus Figur 2A; FIG. 2B shows a perspective view of a first stator ring element of the stator from FIG. 2A;
Figur 2C eine perspektivische Ansicht eines zweiten Statorringelements des Sta tors aus Figur 2A; FIG. 2C shows a perspective view of a second stator ring element of the stator from FIG. 2A;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Stators der elektromotorischen An triebsradanordnung aus Figur 1 in einer weiteren Ausführungsform; Figur 4A eine perspektivische Ansicht des Stators der elektromotorischen An triebsradanordnung aus Figur 1 in einer weiteren Ausführungsform;FIG. 3 shows a perspective view of the stator of the electromotive drive wheel arrangement from FIG. 1 in a further embodiment; FIG. 4A shows a perspective view of the stator of the electromotive drive wheel arrangement from FIG. 1 in a further embodiment;
Figur 4B ein Umfangsabschnitt eines Statorringelements aus Figur 4A im Detail; Figur 4C zwei Segmente zweier axial benachbarter Statorringelemente des Sta tors aus Figur 4A als Einzelheit; FIG. 4B shows a circumferential section of a stator ring element from FIG. 4A in detail; FIG. 4C shows two segments of two axially adjacent stator ring elements of the stator from FIG. 4A as a detail;
Figur 5 eine Detailansicht des Stators und des Rotors der elektromotorischen Figure 5 shows a detailed view of the stator and the rotor of the electromotive
Antriebsradanordnung aus Figur 1 in einem Längsschnitt; Drive wheel arrangement from Figure 1 in a longitudinal section;
Figur 6 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektromotorische An triebsradanordnung in einer zweiten Ausführungsform; FIG. 6 shows a longitudinal section through an electromotive drive wheel arrangement according to the invention in a second embodiment;
Figur 7 eine Detailansicht des Stators und des Rotors der elektromotorischen Figure 7 shows a detailed view of the stator and the rotor of the electromotive
Antriebsradanordnung aus Figur 6 in einem Längsschnitt in einer ersten Ausgestaltung; Drive wheel arrangement from Figure 6 in a longitudinal section in a first embodiment;
Figur 8 eine Detailansicht des Stators und des Rotors der elektromotorischen Figure 8 shows a detailed view of the stator and the rotor of the electromotive
Antriebsradanordnung aus Figur 6 in einem Längsschnitt in einer zweiten Ausgestaltung; Figur 9 eine Detailansicht des Stators und des Rotors der elektromotorischen Antriebsradanordnung aus Figur 6 in einem Längsschnitt in einer dritten Ausgestaltung; und Drive wheel arrangement from Figure 6 in a longitudinal section in a second embodiment; FIG. 9 shows a detailed view of the stator and the rotor of the electromotive drive wheel arrangement from FIG. 6 in a longitudinal section in a third embodiment; and
Figur 10 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektromotorische An triebsradanordnung in einer weiteren Ausführungsform. FIG. 10 shows a longitudinal section through an electromotive drive wheel arrangement according to the invention in a further embodiment.
Die Figuren 1 bis 5, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße elektromotorische Antriebsradanordnung 1 in einer ersten Ausfüh rungsform. Die elektromotorische Antriebsradanordnung 1 weist eine Felge 26 auf, die um eine Längsachse L1 drehbar angeordnet ist und über Befestigungsmittel 38 mit einer Radnabe 30 drehfest verbunden ist. Die Felge 26 kann aus Stahl, Aluminium oder einem Kunststoffverbundmaterial gefertigt sein. Die Felge 26 umfasst ein Felgen bett 27 mit innerem und äußerem Felgenhorn 48, 49, auf dem ein nicht dargestellter Reifen aufgezogen werden kann, und einen geschlossenen, scheibenförmigen Fel genstern 28, der Aufnahmebohrungen für die Befestigungsmittel 38 aufweist. Die Rad nabe 30 ist über ein Radlager 31 gegenüber einem Radträger 16 drehend gelagert. Der Radträger 16 ist über ein Federbein 32 federnd an der nicht dargestellten Karos serie eines Kraftfahrzeuges abgestützt. Ein unterer Abschnitt des Radträgers 16 ist an einem Querlenker 47 gelenkig gelagert, der mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Figures 1 to 5, which are described jointly below, show an electromotive drive wheel arrangement 1 according to the invention in a first embodiment. The electromotive drive wheel arrangement 1 has a rim 26 which is arranged so as to be rotatable about a longitudinal axis L1 and which is non-rotatably connected to a wheel hub 30 via fastening means 38. The rim 26 can be made of steel, aluminum or a plastic composite material. The rim 26 comprises a rim bed 27 with inner and outer rim flange 48, 49, on which a tire (not shown) can be fitted, and a closed, disc-shaped rim star 28 which has receiving bores for the fastening means 38. The wheel hub 30 is mounted to rotate relative to a wheel carrier 16 via a wheel bearing 31. The wheel carrier 16 is resiliently supported via a strut 32 on the body series, not shown, of a motor vehicle. A lower portion of the wheel carrier 16 is articulated on a wishbone 47 which is connected to the vehicle body.
Die elektromotorische Antriebsradanordnung 1 umfasst zudem eine elektrische Ma schine in Form einer Transversalflussmaschine 2 mit einem Stator 3 und einem Rotor 17, die in magnetische Wechselwirkung zueinander gebracht werden können. Die elektromotorische Antriebsradanordnung 1 kann auch kurz als Elektro-Felgenmotor bezeichnet werden. The electromotive drive wheel arrangement 1 also comprises an electrical machine in the form of a transverse flux machine 2 with a stator 3 and a rotor 17, which can be brought into magnetic interaction with one another. The electromotive drive wheel arrangement 1 can also be referred to for short as an electric rim motor.
Der Stator 3 umfasst drei Ringspulen 5, 6, 7, die jeweils als eine Phase der Transver salflussmaschine 2 separat bestrombar sind. Die Transversalflussmaschine 2 weist somit im vorliegenden Fall drei Phasen auf, die insbesondere einen gleichmäßigen Phasenversatz zueinander aufweisen. Es ist allerdings grundsätzlich denkbar, dass die Transversalflussmaschine 2 mehr als drei Phasen aufweist. Die Ringspulen 5, 6, 7 sind als Umfangswicklung um die Längsachse L1 angeordnet. Im vorliegenden Fall weisen die Ringspulen 5, 6, 7 jeweils eine Vielzahl von Wicklungen auf. Es ist aller dings auch denkbar, dass die Ringspulen 5, 6, 7 jeweils nur eine Wicklung aufweisen oder sich jeweils aus mehreren phasengleich bestromten Teilringspulen zusammen setzen. Die Ringspulen 5, 6, 7 sind jeweils in einem Statorring 8, 9, 10 aus einem weichmagnetischen Verbundmaterial angeordnet. Axial zwischen den Statorringen 8, 9, 10 kann eine in den Figuren nicht dargestellte magnetische Isolierung vorgesehen sein, beispielsweise durch Ringelemente mit einem hohen magnetischen Widerstand. The stator 3 comprises three toroidal coils 5, 6, 7, each of which can be energized separately as a phase of the transverse flux machine 2. The transverse flux machine 2 thus has three phases in the present case, which in particular have a uniform phase offset from one another. It is, however, basically conceivable that the transverse flux machine 2 has more than three phases. The ring coils 5, 6, 7 are arranged as a circumferential winding around the longitudinal axis L1. In the present case, the ring coils 5, 6, 7 each have a large number of windings. However, it is also conceivable that the ring coils 5, 6, 7 each have only one winding or are each composed of several toroidal coil sections with current in phase. The ring coils 5, 6, 7 are each arranged in a stator ring 8, 9, 10 made of a soft magnetic composite material. A magnetic insulation (not shown in the figures) can be provided axially between the stator rings 8, 9, 10, for example by means of ring elements with a high magnetic resistance.
Die Statorringe 8, 9, 10 sind mit einem Außenumfang eines Trägers 4 drehtest ver bunden. Der Träger 4 ist über Lagermittel, insbesondere zwei gedichtete Wälzlager 29, 29‘ gegenüber der Felge 26, insbesondere auf einem Nabenabschnitt der Felge 26, drehend gelagert und über nicht dargestellte Befestigungsmittel mit dem Radträger 16 drehtest verbunden. Der Stator 3 beziehungsweise die Statorringe 8, 9, 10 sind somit bei dieser ersten Ausgestaltung der elektromotorischen Antriebsradanordnung mittelbar über den Statorträger 4 mit dem Radträger 16 drehtest verbunden, wobei der Stator 3 über den Statorträger 4 radial beziehungsweise drehbar an der Felge 26 ge lagert ist. Durch die radiale Lagerung des Stators 3 in der Rotor-Felgen-Einheit ergibt sich eine hohe Positionsgenauigkeit des Stators 3 relativ zum Rotor 17, welche ent sprechend geringe radiale Spaltmaße ermöglichen. The stator rings 8, 9, 10 are ver with an outer circumference of a carrier 4 rotating test connected. The carrier 4 is rotatably mounted via bearing means, in particular two sealed roller bearings 29, 29 'relative to the rim 26, in particular on a hub portion of the rim 26, and is connected to the wheel carrier 16 in a rotationally test via fastening means (not shown). The stator 3 or the stator rings 8, 9, 10 are thus in this first embodiment of the electromotive drive wheel arrangement indirectly connected to the wheel carrier 16 via the stator carrier 4, the stator 3 being superimposed radially or rotatably on the rim 26 via the stator carrier 4 . The radial mounting of the stator 3 in the rotor-rim unit results in a high positional accuracy of the stator 3 relative to the rotor 17, which accordingly enables small radial gaps.
Die Statorringe 8, 9, 10 sind jeweils aus einem ersten Statorringelement 1 1 und einem zweiten Statorringelement 1 V zusammengesetzt. Im vorliegenden Fall sind die ersten Statorringelemente 1 1 und die zweiten Statorringelemente 1 1‘ identisch gestaltet und um 180° bezüglich einer Senkrechten zu der Längsachse L1 verdreht zueinander an geordnet. Das erste Statorringelementen 1 1 und das zweite Statorringelement 1 1‘ lie gen sich somit mit einer jeweiligen Frontseite gegenüber. Es ist allerdings auch denk bar, dass die ersten Statorringelement 1 1 und die zweiten Statorringelement 1 T je weils eines Statorrings 8, 9, 10 unterschiedlich ausgestaltet sind, beispielsweise zur Optimierung der Führung des durch die Ringspulen 5, 6, 7 induzierten magnetischen Flusses. The stator rings 8, 9, 10 are each composed of a first stator ring element 11 and a second stator ring element 1V. In the present case, the first stator ring elements 1 1 and the second stator ring elements 1 1 ‘are designed identically and rotated by 180 ° with respect to a perpendicular to the longitudinal axis L1 to each other arranged. The first stator ring elements 1 1 and the second stator ring element 1 1 ‘thus lie opposite each other with a respective front side. However, it is also conceivable that the first stator ring element 1 1 and the second stator ring element 1 T are designed differently for each stator ring 8, 9, 10, for example to optimize the guidance of the magnetic flux induced by the ring coils 5, 6, 7.
Die ersten Statorringelemente 1 1 und die zweiten Statorringelemente 1 T weisen je weils eine Vielzahl von Magnetflussklauen 12, 12‘ auf, die von einem Ringabschnitt 13, 13‘ axial in Richtung der Längsachse L1 vorstehen. Die Magnetflussklauen 12, 12‘ sind auf einem Außenumfang des Ringabschnitts 13, 1 3‘ in Umfangsrichtung gleich mäßig beabstandet voneinander angeordnet. Die Magnetflussklauen 12, 12‘ sind keilförmig ausgestaltet, sodass sich über den Umfang der ersten und der zweiten Statorringelemente 1 1 , 1 1‘ eine keilförmige Magnetflussklaue 12, 12‘ mit einer keilför migen Lücke abwechselt. Im zusammengesetzten Zustand eines ersten Statorringele ments 1 1 und eines zweiten Statorringelements 1 1‘ zu einem Statorring 8, 9, 10 greifen die Magnetflussklauen 12 des ersten Statorringelements 1 1 in die keilförmigen Lücken des zweiten Statorringelements 1 1‘ und die Magnetflussklauen 12‘ das zweiten Stator ringelements 1 1‘ greifen in die keilförmig Lücken des ersten Statorringelements 1 1 . The first stator ring elements 1 1 and the second stator ring elements 1 T each have a plurality of magnetic flux claws 12, 12 ', which protrude axially from an annular section 13, 13' in the direction of the longitudinal axis L1. The magnetic flux claws 12, 12 'are arranged on an outer circumference of the ring section 13, 13' in the circumferential direction, evenly spaced from one another. The magnetic flux pawls 12, 12 'are wedge-shaped, so that a wedge-shaped magnetic flux claw 12, 12 'alternates with a wedge-shaped gap over the circumference of the first and second stator ring elements 1 1, 1 1'. In the assembled state of a first stator ring element 1 1 and a second stator ring element 1 1 'to form a stator ring 8, 9, 10, the magnetic flux claws 12 of the first stator ring element 1 1 engage in the wedge-shaped gaps of the second stator ring element 1 1' and the magnetic flux claws 12 'the second Stator ring elements 1 1 'engage in the wedge-shaped gaps of the first stator ring element 1 1.
Das erste Statorringelement 1 1 und das zweite Statorringelement 1 1‘ eines Statorrings 8, 9, 10 bilden in einem Längsschnitt einen offenen Ring um die jeweils in dem Stator ring 8, 9, 10 angeordnete Ringspule 5, 6, 7, wobei die Öffnung des Rings durch einen Luftspalt zwischen zwei gegenüberliegenden Magnetflussklauen 12, 12‘ gebildet wird. Bei Bestromung einer Ringspule 5, 6, 7 wird der so erzeugte magnetische Fluss in dem jeweils zugehörigen Statorring 8, 9, 10 so geführt, dass eine der zwei gegenüber liegenden Magnetflussklauen 12, 12“ einen positiven magnetischen Pol und die andere der zwei gegenüberliegenden Magnetflussklauen 12“, 12 einen negativen magneti schen Pol darstellt. Über den Umfang der Statorringe 8, 9, 10 wechseln sich somit positive magnetische Pole und negative magnetische Pole ab. Durch Umkehrung der Bestromung der jeweiligen Ringspule 5, 6, 7 kann die magnetische Polung der Mag netflussklauen 12, 12“ umgekehrt werden. The first stator ring element 1 1 and the second stator ring element 1 1 'of a stator ring 8, 9, 10 form in a longitudinal section an open ring around the ring coil 5, 6, 7 arranged in each case in the stator ring 8, 9, 10, the opening of the Ring is formed by an air gap between two opposing magnetic flux claws 12, 12 '. When a ring coil 5, 6, 7 is energized, the magnetic flux generated in this way is guided in the respective associated stator ring 8, 9, 10 so that one of the two opposing magnetic flux claws 12, 12 ″ has a positive magnetic pole and the other of the two opposing magnetic flux claws 12 ”, 12 represents a negative magnetic pole. Positive magnetic poles and negative magnetic poles thus alternate over the circumference of the stator rings 8, 9, 10. By reversing the current flow to the respective ring coil 5, 6, 7, the magnetic polarity of the magnetic flux claws 12, 12 ″ can be reversed.
Die ersten Statorringelemente 1 1 und die zweiten Statorringelemente 1 1‘ weisen zu dem an einem radial innenliegenden Ende des Ringabschnitts 13, 13“ einen Hülsen abschnitt 14, 14“ auf, mit dem die ersten Statorringelemente 1 1 beziehungsweise die zweiten Statorringelemente 1 1‘ auf dem Außenumfang des Trägers 4 sitzen. Der Hül senabschnitt 14, 14“ weist eine axiale Stirnfläche 15, 15“ auf. Im zusammengesetzten Zustand eines ersten Statorringelements 1 1 und eines zweiten Statorringelements 1 1‘ zu einem Statorring 8, 9, 10 sind die axiale Stirnfläche 15 des ersten Statorringele ments 1 1 und die axiale Stirnfläche 15“ des zweiten Statorringelements 1 1‘ miteinander in Anlage. Die Magnetflussklauen 12 des ersten Statorringelements 1 1 und die Mag netflussklauen 12“ des zweiten Statorringelements 1 1“ können somit axial zueinander positioniert werden. Das erste Statorringelement 1 1 und das zweite Statorringele ment 1 1“ können im Bereich der axialen Stirnflächen 15, 15“ miteinander gefügt sein, beispielsweise verklebt oder verschweißt sein. Alternativ ist es denkbar, dass das erste Statorringelement 1 1 und das zweite Statorringelement 1 1‘ axial miteinander ver spannt sind, sodass das erste Statorringelement 1 1 und das zweite Statorringelement 1 1‘ im Bereich der axialen Stirnflächen 15, 15‘ reibschlüssig miteinander verbunden sind. The first stator ring elements 1 1 and the second stator ring elements 1 1 'have a sleeve section 14, 14 "at a radially inner end of the ring section 13, 13", with which the first stator ring elements 1 1 and the second stator ring elements 1 1' the outer circumference of the carrier 4 sit. The sleeve section 14, 14 ″ has an axial end face 15, 15 ″. In the assembled state of a first stator ring element 1 1 and a second stator ring element 1 1 'to form a stator ring 8, 9, 10, the axial end face 15 of the first stator ring element 1 1 and the axial end face 15 ″ of the second stator ring element 1 1' are in contact with one another. The magnetic flux claws 12 of the first stator ring element 11 and the magnetic flux claws 12 ″ of the second stator ring element 11 ″ can thus be positioned axially with respect to one another. The first stator ring element 11 and the second stator ring element 11 ″ can be joined to one another in the area of the axial end faces 15, 15 ″, for example glued or welded. Alternatively, it is conceivable that the first Stator ring element 1 1 and the second stator ring element 1 1 'are axially clamped ver so that the first stator ring element 1 1 and the second stator ring element 1 1' in the area of the axial end faces 15, 15 'are frictionally connected to each other.
Aufbau und Funktionsweise der Varianten der Statorringelemente 1 1 , 1 1‘ gemäß den Figuren 2A-2C, Figur 3 sowie den Figuren 4A-4C entsprechen einander weitestge hend. Nachstehend wird auf Besonderheiten eingegangen. Bei der in Figur 2A gezeig ten Variante sind die ineinander greifenden ersten und zweiten Statorringelemente 1 1 , 1 1‘ jeweils einteilig gestaltet. Bei der in Figur 3 gezeigten Variante sind die ineinander greifenden ersten und zweiten Statorringelemente 1 1 , 1 1‘ jeweils aus mehreren über den Umfang verteilten Ringsegmenten 50, 50' zusammengesetzt. Die Ringsegmente 50, 50' werden miteinander beziehungsweise mit dem Träger 4 verbunden. Bei der vorliegenden Variante sind jeweils vier Segmente 50, 50' über dem Umfang vorgese hen, wobei es sich versteht, dass auch eine andere Anzahl möglich ist. Die Ringseg mente 50, 50' haben radiale Verbindungsfläche, mit denen zwei in Umfangsrichtung benachbarte Segmente miteinander in Kontakt sind. Bei der in den Figuren 4A bis 4C gezeigten Variante sind die axial ineinander greifenden ersten und zweiten Statorrin gelemente 1 1 , 1 1“ auch aus mehreren über den Umfang verteilten Ringsegmenten 50, 50' zusammengesetzt. Die Anzahl der Ringsegmente 50, 50' ist hier deutlich größer und entspricht insbesondere der Anzahl der umfangsverteilten Klauen 12, 12'. Die Ringsegmente 50, 50' werden bei der vorliegenden Variante formschlüssig miteinan der verbunden. Hierfür hat jedes Ringsegment 50, 50' an einer Umfangsseite einen Vorsprung 52 und an der anderen Umfangsseite eine Ausnehmung 53. Ein Vorsprung 52 eines Ringsegments greift in gefügtem Zustand in die Ausnehmung des in Um fangsrichtung benachbarten Ringsegments nach Art eines Puzzles ein. Die Ringseg mente 50 des Statorrings 1 1 sind gegenüber den Ringsegmenten 50' des axial be nachbarten Statorrings 1 1 ' in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung versetzt ange ordnet. Zwei axial benachbarte Ringsegmente 50, 50' können über axiale Form schlussmittel miteinander verbunden sein, die insbesondere in Form von einer axialen Ausnehmung 54 und einem axialen Vorsprung 55 je Segment gestaltet sein können. Structure and mode of operation of the variants of the stator ring elements 1 1, 1 1 ‘according to Figures 2A-2C, Figure 3 and Figures 4A-4C largely correspond to one another. Special features are discussed below. In the variant shown in Figure 2A, the interlocking first and second stator ring elements 1 1, 1 1 'are each designed in one piece. In the variant shown in Figure 3, the interlocking first and second stator ring elements 1 1, 1 1 sind are each composed of several ring segments 50, 50 'distributed over the circumference. The ring segments 50, 50 ′ are connected to one another or to the carrier 4. In the present variant, four segments 50, 50 'are provided over the circumference, it being understood that a different number is also possible. The ring segments 50, 50 'have radial connecting surfaces with which two segments that are adjacent in the circumferential direction are in contact with one another. In the variant shown in FIGS. 4A to 4C, the axially interlocking first and second stator ring elements 1 1, 1 1 ″ are also composed of a plurality of ring segments 50, 50 ′ distributed over the circumference. The number of ring segments 50, 50 'is significantly larger here and corresponds in particular to the number of circumferentially distributed claws 12, 12'. In the present variant, the ring segments 50, 50 'are positively connected to one another. For this purpose, each ring segment 50, 50 'has a protrusion 52 on one side of the circumference and a recess 53 on the other side. A protrusion 52 of a ring segment engages the recess of the ring segment adjacent in the circumferential direction in the manner of a puzzle. The Ringseg elements 50 of the stator ring 1 1 are offset from the ring segments 50 'of the axially adjacent stator ring 1 1' in the circumferential direction by half a pitch is arranged. Two axially adjacent ring segments 50, 50 'can be connected to one another via axial form-locking means, which can be designed in particular in the form of an axial recess 54 and an axial projection 55 per segment.
Der Rotor 17 ist fest mit der Felge 26 verbunden, wobei die so gebildete Baueinheit auch als Rotor-Felgen-Einheit bezeichnet werden kann. Der Rotor 17 umfasst drei Permanentmagnetringe 40, die mit einem Innenumfang des Felgenbettes 27 der Felge 26 drehtest verbunden sind. Die Permanentmagnetringe 40 können dabei insbeson dere mit dem Felgenbett 27 verklebt sein oder direkt in das Felgenbett 27 eingegossen sein. Der Rotor 17 bildet somit zusammen mit der Felge 26 eine integrale Baueinheit mit einer kompakten radialen Baugröße. Die Permanentmagnetringe 40 umfassen über den Umfang gleichmäßig verteilte Permanentmagnetsegmente, die in Umfangs richtung jeweils abwechselnd eine umgekehrte magnetische Polung aufweisen. Das heißt in Umfangsrichtung folgt bei einem Permanentmagnetring 40 auf ein Permanent magnetsegment mit positiver magnetischer Polung nach radial innen ein Permanent magnetsegment mit negativer magnetischer Polung nach radial innen, und umgekehrt. The rotor 17 is firmly connected to the rim 26, wherein the structural unit formed in this way can also be referred to as a rotor-rim unit. The rotor 17 includes three Permanent magnet rings 40 which are connected to an inner circumference of the rim well 27 of the rim 26 in a rotationally test. The permanent magnet rings 40 can in particular be glued to the rim base 27 or cast directly into the rim base 27. The rotor 17, together with the rim 26, thus forms an integral structural unit with a compact radial size. The permanent magnet rings 40 comprise permanent magnet segments that are uniformly distributed over the circumference and each alternately have a reversed magnetic polarity in the circumferential direction. That is, in the circumferential direction, in the case of a permanent magnet ring 40, a permanent magnet segment with positive magnetic polarity radially inward is followed by a permanent magnet segment with negative magnetic polarity radially inward and vice versa.
Jeweils ein Permanentmagnetring 40 liegt einem Statorring 8, 9, 10 radial gegenüber, wobei zwischen den Statorringen 8, 9, 10 beziehungsweise dem Stator 3 und den Per manentmagnetringen 40 beziehungsweise dem Rotor 17 ein Luftspalt 45 gebildet ist. Über den Luftspalt 45 können die vom Stator 3 und dem Rotor 17 erzeugten Magnet felder in Wechselwirkung gebracht werden, sodass ein Drehmoment über den Rotor 17 auf die Felge 26 aufgeprägt wird. Das von den Permanentmagnetringen 40 bezie hungsweise dem Rotor 17 erzeugte Magnetfeld ist dabei stationär zu der Felge 26 und das von den Ringspulen 5, 6, 7 des Stators 3 erzeugte Magnetfeld wird als Drehfeld angesteuert. Der Luftspalt 45 wird zu Erhöhung des Wirkungsgrads der Transversal flussmaschine 2 möglichst gering gehalten. In each case a permanent magnet ring 40 lies radially opposite a stator ring 8, 9, 10, an air gap 45 being formed between the stator rings 8, 9, 10 or the stator 3 and the permanent magnet rings 40 or the rotor 17. The magnetic fields generated by the stator 3 and the rotor 17 can be brought into interaction via the air gap 45, so that a torque is impressed on the rim 26 via the rotor 17. The magnetic field generated by the permanent magnet rings 40 or rotor 17 is stationary with respect to the rim 26 and the magnetic field generated by the ring coils 5, 6, 7 of the stator 3 is controlled as a rotating field. The air gap 45 is kept as low as possible to increase the efficiency of the transverse flow machine 2.
An dem Träger 4 ist eine Innendichtscheibe 43 befestigt, die mit einer Außendicht scheibe 44, die an dem Felgenbett 27 der Felge 26 befestigt ist, eine Labyrinthdichtung bildet. Die Innendichtscheibe 43 und die Außendichtscheibe 44 sind in axialer Über deckung mit dem Luftspalt 45 angeordnet. Zusammen mit den gedichteten Lagern 29, 29‘ dichtet die Labyrinthdichtung den Raum zwischen der Felge 26 und dem Träger 4, in dem die T ransversalflussmaschine 2 mit dem Stator 3 und dem Rotor 17 angeordnet ist, gegenüber Umwelteinflüssen ab. On the carrier 4, an inner sealing disk 43 is attached, which forms a labyrinth seal with an outer sealing disk 44 which is attached to the rim well 27 of the rim 26. The inner sealing washer 43 and the outer sealing washer 44 are arranged in axial overlap with the air gap 45. Together with the sealed bearings 29, 29 ', the labyrinth seal seals the space between the rim 26 and the carrier 4, in which the transversal flow machine 2 with the stator 3 and the rotor 17 is arranged, from environmental influences.
Radial innenliegend zu dem Rotor 3 der Transversalflussmaschine 2 ist eine Brems anlage 33 angeordnet. Die Bremsanlage 33 weist einen Bremssattel 34 auf, der mit dem Radträger 16 drehfest und axial verschiebbar verbunden ist. Über einen Brems- Zylinder 35 kann zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs eine Bremsscheibe 37, die dreh fest mit der Radnabe 30 verbunden ist, zwischen Bremsbelägen 36, 36‘ mit einem Reibmoment beaufschlagt werden. Durch den radial kompakten Aufbau der Transver salflussmaschine 2 kann die Bremsanlage 33 zumindest teilweise in radialer Überde ckung mit der Transversalflussmaschine 2 angeordnet werden, sodass sich ein axial kompakter Aufbau der elektromotorischen Antriebsradanordnung 1 realisieren lässt. Die elektromotorische Antriebsradanordnung 1 weist zudem einen Winkelsensor 42 auf, der beispielsweise an dem Träger 4 befestigt sein kann und die relative Drehzahl der Felge 26 zu dem Träger 4 aufnehmen kann. Das durch den Winkelsensor 42 ge nerierte Signal wird zur gleichzeitigen Steuerung der Transversalflussmaschine und einem Antiblockiersystem des Kraftfahrzeugs verwendet. A braking system 33 is arranged radially on the inside of the rotor 3 of the transverse flux machine 2. The brake system 33 has a brake caliper 34 which is connected to the wheel carrier 16 in a rotationally fixed and axially displaceable manner. Via a brake In order to decelerate the motor vehicle, cylinder 35 can have a friction torque applied between brake linings 36, 36 'to a brake disk 37 which is connected fixedly in terms of rotation to wheel hub 30. Due to the radially compact design of the transverse flux machine 2, the brake system 33 can be arranged at least partially in radial overlap with the transverse flux machine 2, so that an axially compact construction of the electromotive drive wheel arrangement 1 can be implemented. The electromotive drive wheel arrangement 1 also has an angle sensor 42 which, for example, can be attached to the carrier 4 and can record the relative speed of the rim 26 to the carrier 4. The signal generated by the angle sensor 42 is used for the simultaneous control of the transverse flux machine and an anti-lock braking system of the motor vehicle.
In den Figuren 6 bis 9, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, ist eine erfindungsgemäße elektromotorische Antriebsradanordnung V in einer zweiten Aus führungsform dargestellt. Von der ersten Ausführungsform der elektromotorischen An triebsradanordnung 1 , die in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, unterscheidet sich die zweite Ausführungsform der elektromotorischen Antriebsradanordnung 1‘ im Wesent lichen durch die unmittelbare drehfeste Verbindung des Stators 3 mit dem Radträger 16‘ sowie der Ausgestaltung des Rotors 17‘. Bezüglich der Gemeinsamkeiten wird da her an dieser Stelle auf die Ausführungen zu der ersten Ausführungsform verwiesen, wobei gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In Figures 6 to 9, which are described jointly below, an electromotive drive wheel arrangement V according to the invention is shown in a second embodiment. From the first embodiment of the electromotive drive wheel arrangement 1, which is shown in Figures 1 to 5, the second embodiment of the electromotive drive wheel arrangement 1 'differs essentially in the direct non-rotatable connection of the stator 3 with the wheel carrier 16' and the design of the Rotor 17 '. With regard to the similarities, reference is therefore made at this point to the statements relating to the first embodiment, the same elements being given the same reference symbols.
Der Radträger 16‘ weist ein Aufnahmeabschnitt 46 auf, der radial außen liegend von der Bremsanlage 33 angeordnet ist. Auf einem Außenumfang des Aufnahmeab schnitts 46 sitzen die Statorringe 8, 9, 10 des Stators 3 der Transversalflussmaschine 2‘, sodass der Stator 3 unmittelbar drehfest mit dem Radträger 16‘ verbunden ist. Der Träger 4 der ersten Ausführungsform der elektromotorischen Antriebsradanordnung kann somit entfallen. The wheel carrier 16 ‘has a receiving section 46 which is arranged radially on the outside of the brake system 33. The stator rings 8, 9, 10 of the stator 3 of the transverse flux machine 2 sit on an outer circumference of the receiving section 46, so that the stator 3 is directly connected to the wheel carrier 16 ‘in a rotationally fixed manner. The carrier 4 of the first embodiment of the electromotive drive wheel arrangement can thus be omitted.
Der Rotor 17‘ der Transversalflussmaschine 2‘ umfasst drei Rotorringe 18, 19, 20, wo bei jeweils einer der Rotorringe 18, 19, 20 einem der Statorringe 8, 9, 10 radial gegen überliegt. In den Rotorringen 18, 19, 20 ist jeweils ein Kurzschlussring 39 aus einem leitfähigen Material angeordnet. Axial zwischen den Rotorringen 18, 19, 20 kann eine in den Figuren nicht dargestellte magnetische Isolierung vorgesehen sein, beispiels weise durch Ringelemente mit einem hohen magnetischen Widerstand. The rotor 17 'of the transverse flux machine 2' comprises three rotor rings 18, 19, 20, where in each case one of the rotor rings 18, 19, 20 lies radially opposite one of the stator rings 8, 9, 10. A short-circuit ring 39 made of a conductive material is arranged in each of the rotor rings 18, 19, 20. Axially between the rotor rings 18, 19, 20 can be a Magnetic insulation, not shown in the figures, be provided, for example by means of ring elements with a high magnetic resistance.
Die Rotorringe 18, 19, 20 können analog zu den weiter oben im Detail beschriebenen Statorringen 8, 9, 10 gestaltet sein und sich jeweils aus einem ersten Rotorringelement 21 und einem zweiten Rotorringelement 21‘ zusammensetzen, wie beispielsweise aus Figur 7 zu entnehmen. Im vorliegenden Fall sind die ersten Rotorringelemente 21 und die zweiten Rotorringelemente 21‘ identisch gestaltet und um 180° bezüglich einer Senkrechten zu der Längsachse L1 verdreht zueinander angeordnet. Es ist allerdings auch denkbar, dass die ersten Rotorringelemente 21 und die zweiten Rotorringele mente 21‘ unterschiedlich ausgestaltet sind, beispielsweise zur Optimierung der Füh rung des magnetischen Flusses. The rotor rings 18, 19, 20 can be designed analogously to the stator rings 8, 9, 10 described in detail above and can each be composed of a first rotor ring element 21 and a second rotor ring element 21 ‘, as can be seen, for example, from FIG. In the present case, the first rotor ring elements 21 and the second rotor ring elements 21 'are of identical design and are arranged rotated by 180 ° with respect to a perpendicular to the longitudinal axis L1. However, it is also conceivable that the first rotor ring elements 21 and the second rotor ring elements 21 'are designed differently, for example to optimize the management of the magnetic flux.
Die ersten Rotorringelemente 21 und die zweiten Rotorringelemente 21‘ weisen jeweils eine Vielzahl von Magnetflussklauen 22, 22‘ auf, die von einem Ringabschnitt 23, 23‘ axial in Richtung der Längsachse L1 vorstehen. Die Magnetflussklauen 22, 22‘ der Rotorringelemente 21 , 21‘ sind auf einem Innenumfang des Ringabschnitts 23, 23‘ in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet. Die Magnetfluss klauen 22, 22‘ der Rotorringelemente 21 , 21“ sind dabei keilförmig ausgestaltet, sodass sich über den Umfang der ersten und der zweiten Rotorringelemente 21 , 21“ eine keil förmige Magnetflussklaue 22, 22“ mit einer keilförmigen Lücke abwechselt. Im zusam mengesetzten Zustand eines ersten Rotorringelements 21 und eines zweiten Rotor ringelements 21“ zu einem Rotorring 18, 19, 20 greifen die Magnetflussklauen 22 des ersten Rotorringelements 21 in die keilförmigen Lücken des zweiten Rotorringele ments 21“ und die Magnetflussklauen 22“ das zweiten Rotorringelements 21“ in die keilförmig Lücken das ersten Rotorringelements 21 . The first rotor ring elements 21 and the second rotor ring elements 21 ‘each have a plurality of magnetic flux claws 22, 22‘, which protrude from an annular section 23, 23 ‘axially in the direction of the longitudinal axis L1. The magnetic flux claws 22, 22 ‘of the rotor ring elements 21, 21‘ are arranged on an inner circumference of the ring section 23, 23 ‘at a uniform distance from one another in the circumferential direction. The magnetic flux claws 22, 22 of the rotor ring elements 21, 21 ″ are designed wedge-shaped, so that a wedge-shaped magnetic flux claw 22, 22 ″ with a wedge-shaped gap alternates over the circumference of the first and second rotor ring elements 21, 21 ″. In the assembled state of a first rotor ring element 21 and a second rotor ring element 21 ″ to form a rotor ring 18, 19, 20, the magnetic flux claws 22 of the first rotor ring element 21 engage in the wedge-shaped gaps of the second rotor ring element 21 ″ and the magnetic flux claws 22 ″ engage the second rotor ring element 21 “Into the wedge-shaped gaps the first rotor ring element 21.
Das erste Rotorringelement 21 und das zweite Rotorringelement 21“ eines Rotorrings 8, 9, 10 bilden in einem Längsschnitt einen offenen Ring um den jeweiligen Kurz schlussring 39, wobei die Öffnung des Rings durch einen Luftspalt zwischen zwei sich axial gegenüberliegenden Magnetflussklauen 22, 22“ gebildet wird. Der durch die Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Stators 3 erzeugte magnetische Fluss in dem Rotorring 18, 19, 20 wird so geführt, dass eine der zwei sich axial gegenüberlie genden Magnetflussklauen 22, 22“ einen positiven magnetischen Pol und die andere der zwei sich axial gegenüberliegenden Magnetflussklauen 22“, 22 einen negativen magnetischen Pol darstellt. Über den Umfang eines Rotorrings 18, 19, 20 wechseln sich somit positive magnetische Pole und negative magnetische Pole ab. The first rotor ring element 21 and the second rotor ring element 21 ″ of a rotor ring 8, 9, 10 form an open ring around the respective short circuit ring 39 in a longitudinal section, the opening of the ring being formed by an air gap between two axially opposite magnetic flux claws 22, 22 ″ becomes. The magnetic flux generated by the interaction with the magnetic field of the stator 3 in the rotor ring 18, 19, 20 is guided so that one of the two axially opposite magnetic flux claws 22, 22 ″ has a positive magnetic pole and the other of the two axially opposite magnetic flux claws 22 ″, 22 represent a negative magnetic pole. Positive magnetic poles and negative magnetic poles thus alternate over the circumference of a rotor ring 18, 19, 20.
Die ersten Rotorringelemente 21 und die zweiten Rotorringelemente 21‘ weisen zudem an einem radial außenliegenden Ende des Ringabschnitts 23, 23‘ einen Hülsenab schnitt 24, 24‘ auf, mit dem die ersten Rotorringelemente 21 beziehungsweise die zweiten Rotorringelemente 21‘ auf dem Innenumfang des Felgenbettes 27 sitzen. Der Hülsenabschnitt 24, 24‘ weist eine axiale Stirnfläche 25, 25‘ auf. Im zusammengesetz ten Zustand eines ersten Rotorringelements 21 und eines zweiten Rotorringelements 21‘ zu einem Rotorring 18, 19, 20 sind die axiale Stirnfläche 25 des ersten Rotorrin gelements 21 und die axiale Stirnfläche 25‘ des zweiten Rotorringelements 21‘ mitei nander in Anlage. Die Magnetflussklauen 22 des ersten Rotorringelements 21 und die Magnetflussklauen 22‘ des zweiten Rotorringelements 21‘ können somit axial zueinan der positioniert werden. Die Rotorringelemente 21 , 21‘ eines Rotorringes 18, 19, 20 können im Bereich der axialen Stirnflächen 25, 25‘ gefügt sein, beispielsweise verklebt oder geschweißt sein. Alternativ ist auch denkbar, dass das erste Rotorringelement 21 und das zweite Rotorringelement 21‘ eines Rotorringes 18, 19, 20 axial miteinander verspannt sind, sodass das erste Rotorringelement 21 in das zweite Rotorringelement 21‘ im Bereich der axialen Stirnflächen 25, 25‘ reibschlüssig miteinander verbunden sind. The first rotor ring elements 21 and the second rotor ring elements 21 'also have a sleeve section 24, 24' at a radially outer end of the ring section 23, 23 ', with which the first rotor ring elements 21 and the second rotor ring elements 21' on the inner circumference of the rim well 27 sit. The sleeve section 24, 24 ‘has an axial end face 25, 25‘. In the assembled state of a first rotor ring element 21 and a second rotor ring element 21 ‘to form a rotor ring 18, 19, 20, the axial end face 25 of the first rotor ring element 21 and the axial end face 25‘ of the second rotor ring element 21 ‘are in contact with one another. The magnetic flux claws 22 of the first rotor ring element 21 and the magnetic flux claws 22 ‘of the second rotor ring element 21‘ can thus be positioned axially relative to one another. The rotor ring elements 21, 21 ‘of a rotor ring 18, 19, 20 can be joined in the area of the axial end faces 25, 25‘, for example glued or welded. Alternatively, it is also conceivable that the first rotor ring element 21 and the second rotor ring element 21 'of a rotor ring 18, 19, 20 are axially braced with one another so that the first rotor ring element 21 into the second rotor ring element 21' in the area of the axial end faces 25, 25 'frictionally with one another are connected.
Die ersten Magnetflussklauen 12, 12“ des Stators 3 und die zweiten Magnetflussklauen 22, 22“ des Rotors 17“ sind radial einander zugewandt angeordnet. Über den Luftspalt 45 können die vom Stator 3 und dem Rotor 17“ erzeugten Magnetfelder nach Art eines Asynchron-Induktionsmotors in Wechselwirkung gebracht werden, sodass ein Dreh moment über den Rotor 17“ auf die Felge 26 aufgeprägt wird. Der Luftspalt 45 wird zu Erhöhung des Wirkungsgrads der Transversalflussmaschine 2“ möglichst gering ge halten. The first magnetic flux claws 12, 12 ″ of the stator 3 and the second magnetic flux claws 22, 22 ″ of the rotor 17 ″ are arranged radially facing one another. The magnetic fields generated by the stator 3 and the rotor 17 ″ can be brought into interaction in the manner of an asynchronous induction motor via the air gap 45, so that a torque is impressed on the rim 26 via the rotor 17 ″. The air gap 45 is kept as small as possible in order to increase the efficiency of the transverse flux machine 2 ″.
An dem Felgenbett 27 der Felge 26 ist eine zweite Außendichtscheibe 44“ befestigt, die zusammen mit dem Aufnahmeabschnitt 46 das Radträger 16“ eine zweite Laby rinthdichtung bildet. Die erste Labyrinthdichtung bestehend aus Innendichtscheibe 43 und Außendichtscheibe 44 dichtet somit zusammen mit der zweiten Labyrinthdichtung einen Raum zwischen Felgenbett 27 und dem Aufnahmeabschnitt 46 des Radträger 16‘, in dem die Transversalflussmaschine 2‘ aufgenommen ist, gegenüber Umweltein flüssen ab. A second outer sealing disk 44 ″ is fastened to the rim well 27 of the rim 26 and, together with the receiving section 46 of the wheel carrier 16 ″, forms a second labyrinth seal. The first labyrinth seal consisting of inner sealing disk 43 and outer sealing disk 44 thus seals together with the second labyrinth seal a space between the rim well 27 and the receiving portion 46 of the wheel carrier 16 ', in which the transverse flux machine 2' is received, against environmental influences.
Die Bremsanlage 33 ist radial zwischen dem Radlager 31 und dem Aufnahmeab schnitt 46 des Radträgers 16‘ angeordnet. Der Stator 3 sowie auch der Rotor 17‘ der Transversalflussmaschine 2‘ sind vollständig in axialer Überdeckung mit der Brems anlage 33 angeordnet. Hierdurch weist die elektromotorische Antriebsradanordnung 1‘ axial einen hochkompakten Aufbau auf. The brake system 33 is arranged radially between the wheel bearing 31 and the receiving section 46 of the wheel carrier 16 ‘. The stator 3 and also the rotor 17 ‘of the transverse flux machine 2‘ are arranged completely in axial overlap with the brake system 33. As a result, the electromotive drive wheel arrangement 1 'axially has a highly compact structure.
Figur 8 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Transversalflussmaschine 2“ als per manenterregter Synchronmotor. Die Transversalflussmaschine 2“ weist einen Sta tor 3‘ auf, bei dem die Ringspulen 5, 6, 7 als Hohlleiter mit einer ringförmigen Hohl kammer 41 ausgeführt sind. Die Hohlkammer 41 ist jeweils mit dem Zufluss eines Kühlmediums verbindbar. Beim Durchströmen der Hohlkammern 41 durch das Kühl medium kann Wärmeenergie, die während des Betriebs der T ransversalflussmaschine 2“entsteht, abgeführt werden. Figure 8 shows an alternative embodiment of the transverse flux machine 2 ″ as a manually excited synchronous motor. The transverse flux machine 2 ″ has a stator 3 ‘in which the ring coils 5, 6, 7 are designed as a hollow conductor with an annular hollow chamber 41. The hollow chamber 41 can be connected to the inflow of a cooling medium. When the cooling medium flows through the hollow chambers 41, thermal energy that arises during the operation of the transversal flow machine 2 ″ can be dissipated.
Die Transversalflussmaschine 2“ weist zudem einen Rotor 17“ auf, in dessen Rotor ringen 18, 19, 20 anstatt eines Kurzschlussrings 39 ein Permanentmagnetring 40 ein gesetzt ist, wobei die Rotorringe 18, 19, 20 darüber hinaus den Rotorringen gemäß Figur 7 entsprechend ausgestaltet sind. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf die Ausführungen zu den Permanentmagnetringen 40 im Zuge der Beschreibung der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsradanordnung in einer ersten Ausgestaltung gemäß den Figuren 1 bis 5 beziehungsweise Figur 7 verwiesen. The transverse flux machine 2 ″ also has a rotor 17 ″, in the rotor rings 18, 19, 20 of which a permanent magnet ring 40 is inserted instead of a short-circuit ring 39, the rotor rings 18, 19, 20 also being designed corresponding to the rotor rings according to FIG . To avoid repetition, reference is made at this point to the explanations on the permanent magnet rings 40 in the course of the description of the electric drive wheel arrangement according to the invention in a first embodiment according to FIGS. 1 to 5 and FIG.
Figur 9 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Transversalflussmaschine 2‘“ als Synchron-Reluktanzmotor. Die Transversalflussmaschine 2‘“ umfasst den zuvor beschriebenen Stator 3‘ und einen Rotor 17‘“, dessen Rotorringe 18, 19, 20 als Hohl ringelemente, insbesondere ohne Kurzschlussringe und Permanentmagnetringe, aus gestaltet sind. Die Rotorringe 18, 19, 20 sind darüber hinaus analog zu den Rotorrin gen der Figur 7 ausgestaltet und weisen den zuvor in den Figuren 7 bis 8 beschriebe nen grundsätzlichen Aufbau auf, wobei die konkrete geometrische Dimensionierung an die Anforderung eines Reluktanzmotors angepasst sind. In Figur 10 ist eine erfindungsgemäße elektromotorische Antriebsradanordnung 1 " in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Die vorliegende Ausführungsform ent spricht in weiten Teilen der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 5, auf deren Beschreibung insofern abkürzend verwiesen wird. Dabei sind gleiche beziehungs weise einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeigen versehen, wie in den obigen Figuren. FIG. 9 shows a further alternative embodiment of the transverse flux machine 2 ′ ″ as a synchronous reluctance motor. The transverse flux machine 2 ′ ″ comprises the previously described stator 3 ′ and a rotor 17 ′ ″, the rotor rings 18, 19, 20 of which are designed as hollow ring elements, in particular without short-circuit rings and permanent magnet rings. The rotor rings 18, 19, 20 are also designed analogously to the rotor rings in FIG. 7 and have the basic structure previously described in FIGS. 7 to 8, the specific geometric dimensions being adapted to the requirements of a reluctance motor. In FIG. 10, an electromotive drive wheel arrangement 1 ″ according to the invention is shown in a further embodiment. The present embodiment corresponds in large parts to the embodiment according to FIGS. 1 to 5, the description of which is referred to in abbreviated form. The same or corresponding components are included the same reference numerals as in the above figures.
Eine Besonderheit der Ausführungsform gemäß Figur 10 ist, dass der Rotor 17 separat von der Felge 26 gestaltet ist und mit dieser über Schrauben 38 lösbar verbindbar ist. Auf diese Weise können verschiedene Felgen beziehungsweise Räder mit Transver salflussmaschine 2 verbunden werden. Der Rotor 17 weist an einer dem Stator 3 radial außen umgebenden Innenfläche einen oder mehrere Rotorringe auf, die als Perma nentmagnetringe 40 gestaltet sein können. Ferner umfasst der Rotor 17 eine Rotor- trommel 56 mit einem radial innen liegenden Flülsenansatz, auf dem der Träger 4 des Stators 3 mittels Lagern 29 drehbar gelagert ist. Die axial innen liegende Seite zwi schen Rotor 17 und Stator 3 ist mittels eines Deckels 43 geschlossen. Rotor 17 und Stator 3 bilden bei dieser Ausführungsform eine nach außen geschlossene Baueinheit, mit welcher die Felge 26 über die Schrauben 38 mit der Radnabe 30 verbunden wer- den kann. Der Felgenstern 28 kann bei dieser Bauform auch offen beziehungsweise mit Speichen gestaltet sein. Die Radnabe 30 ist mittels des Lagers 31 auf dem Rad träger 16' drehbar gelagert. A special feature of the embodiment according to FIG. 10 is that the rotor 17 is designed separately from the rim 26 and can be detachably connected to it via screws 38. In this way, different rims or wheels can be connected to the transverse flow machine 2. The rotor 17 has one or more rotor rings on an inner surface surrounding the stator 3 radially on the outside, which rotor rings can be designed as permanent magnet rings 40. Furthermore, the rotor 17 comprises a rotor drum 56 with a radially inner sleeve attachment on which the carrier 4 of the stator 3 is rotatably mounted by means of bearings 29. The axially inner side between the rotor 17 and the stator 3 is closed by means of a cover 43. In this embodiment, the rotor 17 and stator 3 form an outwardly closed structural unit with which the rim 26 can be connected to the wheel hub 30 via the screws 38. With this design, the rim star 28 can also be designed to be open or with spokes. The wheel hub 30 is rotatably mounted by means of the bearing 31 on the wheel carrier 16 '.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 , 1‘ Elektromotorische Antriebsradanordnung1, 1 ‘Electromotive drive wheel arrangement
2, 2‘, 2“, 2‘“ T ransversalflussmaschine 2, 2 ‘, 2", 2 ‘" transverse flow machine
3, 3‘ Stator 3, 3 ‘stator
4 Träger 4 carriers
5 Ringspule 5 toroidal coil
6 Ringspule 6 ring coil
7 Ringspule 7 ring coil
8 Statorring 8 stator ring
9 Statorring 9 stator ring
10 Statorring 10 stator ring
1 1 , 1 1“ Statorringelement 1 1, 1 1 “stator ring element
12, 12“ Magnetflussklaue 12, 12 "magnetic flux claw
13, 13“ Ringabschnitt 13, 13 "ring section
14, 14“ Hülsenabschnitt 14, 14 "sleeve section
15, 15“ Stirnfläche 15, 15 "face
16, 16“ Radträger 16, 16 "wheel carriers
17, 17“, 17“, 17‘“ Rotor 17, 17 ", 17", 17 ‘" rotor
18, Rotorring 18, rotor ring
19 Rotorring 19 rotor ring
20 Rotorring 20 rotor ring
21 , 21“ Rotorringelement 21, 21 “rotor ring element
22, 22“ Magnetflussklaue 22, 22 "magnetic flux claw
23, 23“ Ringabschnitt 23, 23 "ring section
24, 24“ Hülsenabschnitt 24, 24 “sleeve section
25, 25“ Stirnfläche 25, 25 “face
26 Felge 26 rim
27 Felgenbett 27 rim base
28 Felgenstern 28 rim star
29, 29“ gedichtetes Lager 29, 29 “sealed bearing
30 Radnabe 30 wheel hub
31 Lager 31 bearings
32 Federbein 33 Bremsanlage 32 strut 33 Brake system
34 Bremssattel 34 brake caliper
35 Bremszylinder 35 brake cylinders
36, 36‘ Bremsbeläge 36, 36 ‘brake pads
37 Bremsscheibe 37 brake disc
38 Befestigungsmittel38 fasteners
39 Kurzschlussring39 short-circuit ring
40 Permanentmagnetring40 permanent magnet ring
41 Hohlkammer 41 hollow chamber
42 Winkelsensor 42 angle sensor
43 Innendichtscheibe 43 Inner sealing washer
44, 44‘ Außendichtscheibe44, 44 ‘outer sealing washer
45 Luftspalt 45 air gap
46 Aufnahmeabschnitt 46 receiving section
47 Querlenker 47 wishbones
48 inneres Felgenhorn 48 inner rim flange
49 äußeres Felgenhorn49 outer rim flange
50, 50' Ringsegment 50, 50 'ring segment
52, 53 Formschlusselemente 54, 55 Formschlusselemente 56 Trommel 52, 53 form-fit elements 54, 55 form-fit elements 56 drum
L1 Längsachse L1 longitudinal axis

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektromotorische Antriebsradanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine zumindest dreiphasige Transversalflussmaschine (2, 2‘, 2“, 2‘“) mit einem Stator (3, 3‘), der mit einem Radträger (16, 16’) des Kraftfahrzeuges drehfest verbindbar ist und je Phase der Transversalflussmaschine (2, 2‘, 2“, 2‘“) eine bestrombare Ringspule (5, 6, 7) aufweist, die jeweils in einem Stator ring (8, 9, 10) aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff angeordnet ist, und 1. Electromotive drive wheel arrangement for a motor vehicle, comprising: an at least three-phase transverse flux machine (2, 2 ', 2 ", 2'") with a stator (3, 3 ') which rotates with a wheel carrier (16, 16') of the motor vehicle can be connected and for each phase of the transverse flux machine (2, 2 ', 2 ", 2'") has a toroidal coil (5, 6, 7) which can be energized and which are each arranged in a stator ring (8, 9, 10) made of a soft magnetic composite material is and
einem relativ zum Stator (3, 3‘) drehbar gelagerten Rotor (17, 17‘, 17”, 17”’), der mit einer Felge (26) verbunden ist, wobei der Rotor (17, 17‘, 17”, 17”’) zu mindest teilweise radial außenliegend um den Stator (3, 3‘) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, a rotor (17, 17 ', 17 ", 17"') rotatably mounted relative to the stator (3, 3 '), which is connected to a rim (26), the rotor (17, 17', 17 ", 17 "") Is arranged at least partially radially outwardly around the stator (3, 3 '), characterized in that
dass die Statorringe (8, 9, 10) jeweils zwei axial benachbarte Statorringele mente (1 1 , 1 T) umfassen, die jeweils mehrere Statorringsegmente (50, 50') über dem Umfang aufweisen. that the stator rings (8, 9, 10) each comprise two axially adjacent stator ring elements (1 1, 1 T), each of which has a plurality of stator ring segments (50, 50 ') around the circumference.
2. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach Anspruch 1 , 2. Electromotive drive wheel arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Rotor (17, 17‘, 17”, 17”’) und die Felge (26) eine Rotor-Felgen-Einheit bilden, wobei die Felge (26) ein Felgenbett (27) aufweist, wobei der Rotor (17, 17‘, 17”, 17”’) an einer inneren Umfangsfläche des Felgenbetts (27) angeord net und mit dieser fest verbunden ist, insbesondere zumindest eines von kraft schlüssig, stoffschlüssig und formschlüssig. that the rotor (17, 17 ', 17 ”, 17”') and the rim (26) form a rotor-rim unit, the rim (26) having a rim well (27), the rotor (17, 17 ', 17 ", 17"') is arranged on an inner circumferential surface of the rim well (27) and is firmly connected to it, in particular at least one of non-positive, cohesive and form-fitting.
3. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 3. Electromotive drive wheel arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that
dass der Rotor (17, 17‘, 17”, 17’”) je Phase der Transversalflussmaschine (2, 2‘, 2“, 2‘“) einen Rotorring (18, 19, 20) aus einem weichmagnetischen Verbund werkstoff aufweist, oder that the rotor (17, 17 ‘, 17”, 17 ’”) has a rotor ring (18, 19, 20) made of a soft magnetic composite material for each phase of the transverse flux machine (2, 2 ‘, 2“, 2 ”), or
dass der Rotor (17, 17‘, 17”, 17’”) je Phase der Transversalflussmaschine (2, 2‘, 2“, 2‘“) einen Permanentmagnetring (40) aufweist, der in das Felgenbett (27) eingeklebt ist. that the rotor (17, 17 ‘, 17”, 17 ’”) for each phase of the transverse flux machine (2, 2 ‘, 2“, 2 ‘”) has a permanent magnet ring (40) that is glued into the rim well (27).
4. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach Anspruch 3, 4. Electromotive drive wheel arrangement according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Rotorringe (18, 19, 20) jeweils zwei Rotorringelemente (21 , 2T) auf weisen, die insbesondere mehrere Rotorringsegmente umfassen. that the rotor rings (18, 19, 20) each have two rotor ring elements (21, 2T), which in particular comprise a plurality of rotor ring segments.
5. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 5. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that
dass die Statorringelemente (1 1 , 1 T) jeweils mindestens drei Statorringseg mente (50, 50') aufweisen, wobei jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Statorringsegmente (50, 50') formschlüssig miteinander verbunden sind. that the stator ring elements (1 1, 1 T) each have at least three stator ring segments (50, 50 '), two stator ring segments (50, 50') adjacent in the circumferential direction being positively connected to one another.
6. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 6. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that
dass die zwei Statorringelemente (1 1 , 1 T) eines Statorringes (8, 9, 10) jeweils mehrere Magnetflussklauen (12, 12’) aufweisen, die axial ineinander greifen und eine Klauenpolanordnung bilden, that the two stator ring elements (1 1, 1 T) of a stator ring (8, 9, 10) each have several magnetic flux claws (12, 12 ') which interlock axially and form a claw pole arrangement,
wobei die Anzahl der Magnetflussklauen (12, 12’) je Statorring (8, 9, 10) insbe sondere zumindest 30 und/oder maximal 100 beträgt. The number of magnetic flux claws (12, 12 ') per stator ring (8, 9, 10) is in particular at least 30 and / or a maximum of 100.
7. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 7. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that
dass die Rotorringe (18, 19, 20) mit den zugehörigen zwei Rotorringelementen (21 , 21’) einteilig hergestellt sind, und/oder that the rotor rings (18, 19, 20) with the associated two rotor ring elements (21, 21 ') are made in one piece, and / or
dass die Statorringe (8, 9, 10) mit den zugehörigen zwei Statorringelementen (1 1 , 1 T) einteilig hergestellt sind. that the stator rings (8, 9, 10) with the associated two stator ring elements (1 1, 1 T) are made in one piece.
8. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 8. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 3 to 7, characterized in that
dass jeweils zwischen den zwei Rotorringelementen (21 , 21’) eines Rotorringes (18, 19, 20) ein Kurzschlussring (39) angeordnet ist. that a short-circuit ring (39) is arranged between the two rotor ring elements (21, 21 ') of a rotor ring (18, 19, 20).
9. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 9. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 3 to 7, characterized in that
dass zwischen den zwei Rotorringelementen (21 , 21’) eines Rotorringes (18, 19, 20) jeweils ein Permanentmagnetring (40) angeordnet ist, wobei der Per manentmagnetring (40) mehrere Permanentmagnetringsegmente umfasst. that a permanent magnet ring (40) is arranged between the two rotor ring elements (21, 21 ') of a rotor ring (18, 19, 20), the permanent magnet ring (40) comprising several permanent magnet ring segments.
10. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, 10. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that
dass ein Kühlsystem zur Regulierung der Betriebstemperatur der elektromoto rischen Antriebsradanordnung vorgesehen ist. that a cooling system is provided for regulating the operating temperature of the electromotive drive wheel assembly.
1 1. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch 1 1. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized by
einen Winkelsensor (42), der ein Signal zur gleichzeitigen Steuerung der T rans- versalflussmaschine (2, 2‘, 2“, 2‘“) und eines Anti-Blockier-Systems des Kraft fahrzeuges generiert. an angle sensor (42) that generates a signal for the simultaneous control of the transversal flow machine (2, 2 ‘, 2", 2 ‘") and an anti-lock braking system of the motor vehicle.
12. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, 12. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that
dass der Stator (3, 3‘) zumindest eine Innendichtscheibe (43) aufweist, und dass der Rotor (17, 17‘, 17”, 17’”) zumindest eine Außendichtscheibe (44) auf weist, that the stator (3, 3) has at least one inner sealing disk (43), and that the rotor (17, 17 ‘, 17", 17 ’") has at least one outer sealing disk (44),
wobei die zumindest eine Innendichtscheibe (43) und die zumindest eine Au ßendichtscheibe (44) als Labyrinthdichtung Zusammenwirken, die in axialer Überdeckung mit einem Luftspalt (45) zwischen den Statorringen (8, 9, 10) und den Rotorringen (18, 19, 20) angeordnet ist. wherein the at least one inner sealing washer (43) and the at least one outer sealing washer (44) interact as a labyrinth seal, which axially overlaps an air gap (45) between the stator rings (8, 9, 10) and the rotor rings (18, 19, 20 ) is arranged.
13. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, 13. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that
dass eine Bremsanlage (33) radial innenliegend zu dem Stator (3, 3‘) angeord net ist. that a brake system (33) is located radially on the inside of the stator (3, 3 ‘) net angeord.
14. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 14. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that
dass der Stator (3) mit einem Träger (4) fest verbunden ist, wobei der Träger (4) drehend auf der Felge (26) gelagert und mit dem Radträger (16, 16‘) dreh fest verbunden ist. that the stator (3) is firmly connected to a carrier (4), the carrier (4) being rotatably mounted on the rim (26) and rotatably connected to the wheel carrier (16, 16 ‘).
15. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 15. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that
dass der Stator (3) unmittelbar mit dem Radträger (16, 16‘) fest verbunden ist. that the stator (3) is directly connected to the wheel carrier (16, 16 ‘).
16. Elektromotorische Antriebsradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 16. Electromotive drive wheel arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that
dass der Stator (3) mit einem Träger (4) fest verbunden ist und in einer mit dem Rotor (17) verbundenen Trommel (56) drehbar gelagert ist, wobei die Felge (26) mit dem Stator (3) lösbar verbindbar ist. that the stator (3) is firmly connected to a carrier (4) and is rotatably mounted in a drum (56) connected to the rotor (17), the rim (26) being releasably connectable to the stator (3).
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