WO2024042092A1 - Elektrischer scheibenmotor zum antreiben einer felge - Google Patents

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WO2024042092A1
WO2024042092A1 PCT/EP2023/073053 EP2023073053W WO2024042092A1 WO 2024042092 A1 WO2024042092 A1 WO 2024042092A1 EP 2023073053 W EP2023073053 W EP 2023073053W WO 2024042092 A1 WO2024042092 A1 WO 2024042092A1
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WO
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rotor
disk
stator ring
ring
permanent magnets
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Application number
PCT/EP2023/073053
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English (en)
French (fr)
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Heinz Georg RUSSWURM
Oliver KERSCHGENS
Daniel Kerschgens
Original Assignee
Russwurm Heinz Georg
Kerschgens Oliver
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines

Definitions

  • the invention relates to an electric disc motor which is suitable for operation directly on a rim or axle suspension of a vehicle.
  • the document DE 102014 111 234 A1 describes a disc rotor motor with at least one stator, which has at least one electrical stator winding and stator teeth that form a tooth neck made of a soft magnetic powder composite.
  • this disc rotor motor has a relatively compact design, it is only convincing to a limited extent in terms of the torque provided.
  • an electric disk motor which is suitable, for example, for operation in a rim of a vehicle.
  • the electric disk motor has an axis of rotation and a first circular housing disk, the outer surface and the inner surface of which are aligned perpendicular to a direction of the axis of rotation.
  • the axis of rotation is rotatably mounted relative to the circular first housing disk and runs centrally through it.
  • the disk motor also includes a first stator ring disposed symmetrically to the axis of rotation on the inner surface of the first circular housing disk, and a first plurality of separate electromagnets in an interior of the first stator ring.
  • the electromagnets each have a separate curved core, with a respective virtual plane of curvature of the respective separate curved core running through the axis of rotation.
  • a first pole of each of the electromagnets points towards an outer circumferential periphery of the first stator ring, and a corresponding second pole of each of the electromagnets is directed towards an inner surface of the first stator ring.
  • the inner surface of the first stator ring lies parallel to the inner surface of the first circular housing disk and is located on a side of the first stator ring that faces away from the first circular housing disk.
  • the disk motor also has a rotor with a rotor disk that is symmetrical to and firmly connected to the axis of rotation.
  • the rotor disk has a first surface and a second surface, the first surface of the rotor disk being spaced apart (ie at a distance) and rotatably opposite the inner surface of the first stator ring
  • a second plurality of permanent magnets extends on a circular path in corresponding regular circular segments through the rotor disk from its first surface to its second surface. North-south orientations of the permanent magnets of the second plurality each run parallel to the axis of rotation, and adjacent permanent magnets have north-south orientations rotated by 180 ° to one another. The second majority is larger than the first majority.
  • the rotor has a first rotor ring which is arranged on an outer periphery of the rotor disk and which extends from the rotor disk over the first stator ring towards the inner surface of the first circular housing disk without touching it.
  • the rotor has a third plurality of permanent magnets arranged regularly on an inside of the first rotor ring.
  • the third majority is numerically equal to the second majority.
  • North-south orientations of the permanent magnets of the third plurality each run perpendicular to the axis of rotation, and adjacent permanent magnets of the third plurality each have north-south orientations rotated by 180 ° to one another.
  • Different poles of the corresponding permanent magnets of the second plurality and the third plurality lie in the respective same circle segment at an angle to one another, which corresponds to the angle between the outer circumferential periphery of the (first) stator ring and the inner surface of the first stator ring.
  • first gap between the respective poles of the electromagnets facing the outer periphery of the stator ring and the third plurality of permanent magnets on the inside of the first rotor ring.
  • second gap between the poles of the permanent magnets of the second plurality of permanent magnets pointing towards the inner surface of the stator ring, which lies opposite a plane of poles of the electromagnets, so that the rotor - in particular by means of the axis of rotation - is free relative to the stator ring and the first circular Housing disk is rotatable.
  • the angle mentioned can be 90° or more, e.g. up to approx. 135°.
  • the disk motor presented has a number of technical effects and advantages and improvements: Compared to traditional disk motors, which usually have horizontally aligned electromagnets in the stator, the concept presented here of curved cores and windings of the electromagnets of the stator can increase the efficiency of the disc motor presented can be significantly increased. This is because that, although initially only one stator and one rotor element are used, an electromagnet of the stator can simultaneously act on two permanent magnets of the rotor, which are arranged at an angle to one another. In principle, twice the power density, ie twice as high torque, can be achieved compared to disc rotor motors of the same size and otherwise comparable. This also improves the ratio of manufacturing costs compared to the torque achieved.
  • simpler permanent magnets can be used, which may also do without expensive rare earths, but occasionally also only have a low magnetization. This is because there are twice the number of magnets compared to conventional concepts and the electromagnets can simultaneously generate torque via both their respective north pole and their respective south pole. This can significantly and positively influence the economic viability of the disc motor presented.
  • the concept presented here is also characterized by its improved starting behavior.
  • the additional alignment of the vertical magnets makes starting easier because they are aligned in the direction of rotation.
  • Hall sensors Conventional disc rotor motors are therefore equipped with Hall sensors for good controllability, which can be omitted here. Hall sensors have a limited lifespan and can be temperature sensitive. This problem can be reliably circumvented.
  • the additional magnet alignment also improves possible recuperation behavior if the disc motor is used as a generator during braking processes.
  • the design presented allows conventional vehicles to be retrofitted with the disc motor presented here if an appropriate rim is also used. In this way, normal vehicles with combustion engines could be converted into hybrid vehicles.
  • stator elements are therefore located symmetrically on the inside of the circular housing disks, which are connected to one another and parallel to one another by a pipe section that encloses the rotor.
  • a housing is created so that an axis that runs centrally through the circular housing disks and is firmly connected to the rotor - whether single-sided or double-sided.
  • the axle Seals are advantageously provided. This creates a completely closed housing for the disc motor, so that its interior is shielded from environmental influences.
  • the disc motors presented here can be installed in any vehicle such as cars, trucks, rail vehicles, boats/ships, cargo carts - for example autonomous parcel delivery vehicles, any type of two-wheeler and/or tricycle either in addition to an existing other drive or as the sole drive integrate.
  • this can have a second circular housing disc, the outer surface and the inner surface of which are aligned perpendicular to the direction of the axis of rotation.
  • the axis of rotation can be rotatably mounted relative to the circular second housing disk and can run centrally through it.
  • the disc motor can also have a housing ring that is concentric about the axis of rotation and has a larger inner diameter than that of the rotor.
  • the first circular housing disk and the second circular housing disk can thus be connected to one another - in particular at their respective outer peripheries - so that the first stator ring and the rotor are located in an interior space between the first circular housing disk, the second circular housing disk and the housing ring.
  • the interior of the disc motor can be hermetically shielded from external environmental influences. Dirt or moist air cannot reach the inside of the disc motor.
  • the stators (one-sided or two-sided) rest directly on the housing disks, the heat caused by the current flow through the electromagnets can be dissipated well. Cooling fins on the surface(s) of the housing disk(s) can also contribute to cooling.
  • the disc motor can have a second stator ring with separate electromagnets corresponding to the first quantity in an interior of the second stator ring.
  • the structure of the second stator ring can correspond to the first stator ring in a symmetrical manner.
  • the second stator ring can be a mirror image of the first stator ring on an inside of the second circular one Housing disc can be arranged. The inside always refers to the side facing the inside of the housing of the disc motor.
  • This exemplary embodiment is therefore supplemented by a second rotor ring which is arranged on the outer periphery of the rotor disk and which extends from the rotor disk over the second stator ring in the direction of the inner surface of the second circular housing disk without touching it. There is therefore a gap between the second rotor ring and the second circular housing disk or also to the outer periphery of the second stator ring.
  • the second rotor ring has a fourth plurality of permanent magnets arranged regularly on an inside of the second rotor ring, the fourth plurality being numerically equal to the second plurality.
  • North-south orientations of the permanent magnets of the fourth plurality can therefore each run perpendicular to the axis of rotation and neighboring permanent magnets (of the fourth plurality) should each have north-south orientations rotated by 180 ° to one another.
  • Different poles of the corresponding permanent magnets of the fourth plurality and the second plurality should lie in the respective same circle segment at an angle - for example 90 ° - to one another, which corresponds to the angle between the outer circumferential periphery of the second stator ring and the inner surface of the second stator ring.
  • Permanent magnets located in the same circle segment from the inside of the first rotor ring and the second rotor ring should have north-south orientations that are rotated relative to one another.
  • a second rotor ring-stator pair was integrated into the housing so that twice the torque can be generated.
  • the rotor disk is used as a mounting base for both rotor rings.
  • the Permanent magnets which are located in the rotor disk, can be used for one half of the rotor as well as for the other half of the rotor.
  • the first plurality can behave like 3 to 4 to the second plurality.
  • the progressive and alternating activation of the electromagnets - from e.g. B always three at the same time - the stator ring (or stator rings) generate a continuous torque on the rotor
  • the first circular housing disc can have electrical connections on its outer side, which are routed in isolation through the first circular housing disc, so that the electrical connections are connected electrically - via electrical connections running within the first stator ring selected coils of the electromagnets within the first stator ring can be connected, so that, for example, every third of the electromagnets within the first stator ring can be activated at the same time.
  • This insulated and sealed passage through the housing disk allows the interior of the disk motor to remain shielded from environmental influences.
  • the coils of the electromagnets in the second stator ring can also be selectively controlled, so that there is practically twice as much torque Comparison to operation with only one stator ring.
  • the necessary connection from the electrical connections to the second stator ring can be made, for example, via electrical connections that run within the housing ring and inside the second housing disk. Electrical plug connections ensure the necessary electrical connections at the transition points between the housing disk and housing ring.
  • electrical connections to the coils of the electromagnets of the second stator ring can also be achieved through an electrical connection on the outside of the second housing disk.
  • the selective electrical connections can each be isolated within a volume of the Housing ring and / or within a volume of the second circular housing disk and / or within a volume of the second stator ring. In this way they would not be accidentally damaged from the outside.
  • the first stator ring and/or the second stator ring can consist of aluminum, steel or carbon material, in which the coils of the respective electromagnets and insulated electrical connections can be embedded. This choice of material enables the electromagnets to be elegantly embedded in the stator rings.
  • the disc motor may include a fastener extending away from the outer surface of the first circular housing disc.
  • the fastening element should be suitable for being connected to an element of a vehicle - e.g. a wheel suspension - to be connected firmly or detachably.
  • respective cores and/or coils of the respective electromagnets should not rise relative to the surfaces to which they adjoin.
  • the cores of the electromagnets can therefore be flush with the respective surface of the stator. In this way, small gaps can be created between corresponding elements of the rotor and the stator, whereby a high magnetic flux and consequently a high magnetically generated torque can be achieved.
  • Fig. 1 shows a basic form of the disc motor with a rotor ring and a stator ring, which are separated from each other.
  • Fig. 2 shows a perspective detailed view of a section through the stator ring
  • Fig. 3 shows the rotor from a different perspective.
  • Fig. 4 represents an extension of the basic idea of the concept presented.
  • Fig. 5 shows a top view of the rotor.
  • Fig. 6 shows the disc motor rotated by approximately 90° compared to the illustration in Fig. 4
  • Fig. 7 represents a top view of the first disc motor of the complete single-sided disc motor.
  • Fig. 8 shows a cross section through the double rotor as shown in Fig.4.
  • Fig. 9 shows a perspective detailed view (partial exploded view) of an embodiment of the disk motor as an internal rotor.
  • Fig. 10 shows the inner rotor of Fig. 9 with a housing ring.
  • rotor describes the rotatable part of an electric motor.
  • the rotor essentially has the shape of a disk that is equipped with permanent magnets.
  • the rotor has an asymmetrical extension - also called a rotor ring - on the periphery of the rotor disk, which extends away from the rotor disk and can also be equipped with permanent magnets on its inside.
  • rim of a vehicle describes a tire-bearing part of a vehicle, e.g. a car, a van or a truck. Bicycles (e-bikes), e-scooters, e-motorcycles or aircraft chassis are also conceivable.
  • the rim is typically connected to a rotatable part on the vehicle that is mounted in or on the wheel suspension above the hub of the rim.
  • the disc motor can be located within the rim and enclosed by it. The inside of the rim can accommodate the rotor precisely. Gearing can ensure that power or torque can be transferred from the disc motor to the rim.
  • the disc motor can therefore be used as a rim motor or in any other form of use.
  • rotor ring describes the outer part of a rotor of the disk motor, which nevertheless lies within the housing of the disk motor. It can have a first and a second surface. Permanent magnets can be embedded in the inner surface of the rotor ring at regular intervals or regular circle segments. The orientation of the permanent magnets alternates between adjacent permanent magnets.
  • the rotor ring is understood to extend away from the rotor disk on only one side.
  • the rotor ring can be twice as wide and extend away from the rotor disc on both sides. But one can also speak of a first and a second rotor ring because of the better differentiation.
  • the term “permanent magnet” describes a mechanical element made of a ferromagnetic material.
  • the material of the permanent magnets used in the disc motor presented should have a high level of permanent magnetization, as is the case with hard magnetic materials made of alloys made of iron, cobalt, nickel, ferrites and other rare earths.
  • pipe section describes a part of a pipe whose ends run essentially perpendicular to the longitudinal symmetry of the pipe.
  • the length of the pipe section can be smaller than its diameter.
  • the rotor ring can also be described as a pipe section.
  • stator ring in short “stator” - describes a basic element of a stator of the disk motor. In contrast to the rotor, the stator is stationary.
  • the stator ring can accommodate the curved electromagnets in its interior, so that poles of the electromagnets point, on the one hand, to the periphery of the stator ring and, on the other hand, to a side surface or an inner surface of the stator ring.
  • the material of the stator ring can include, for example, aluminum or an alloy containing Al or carbon composites.
  • the stator ring should also have the ability to dissipate heat well. Material combinations are also conceivable in which the electromagnets are inserted into larger openings in the stator disk and then cast in with a composite material.
  • electromagnet here describes a particularly geometrically designed electromagnet.
  • the core of the electromagnet is not linearly stretched but runs on a curved path, in particular in the form of a quarter circle. This means that the only two surfaces of the two ends of the core of the electromagnet are at an angle of, for example, 90° to one another. Other angles are also possible, e.g. up to approx. 140°.
  • the pole end pointing outwards, towards the periphery of the stator ring cannot run parallel to the central axis of the stator ring.
  • the inside of the rotor ring of the rotor should also be tilted to the same extent relative to the axis of rotation, so that a largely constant gap is created between the pole faces of the electromagnets and the magnets on the inside of the tube section of the rotor ring.
  • the surfaces of the permanent magnets could be inclined.
  • electromagnets Due to the majority of electromagnets, effective control of the electromagnets is required in order to drive the rotor of the disk motor in the most effective way possible. Commercially available controls can be used for this. These can activate several - especially selected - of the electromagnets of the stator ring at the same time. Typically, the electromagnets are electrically connected to one another within the stator ring in such a way that a total of only three external connections are required.
  • the electromagnets have windings above or around the cores, which, however, follow the curvature of the curved core. It should be noted again that the anchors or cores of the electromagnets essentially have the shape of a rod running in an arc. In this way, an angle of, for example, 90° results between the surfaces of the ends of the curved core.
  • Embodiments that have the corresponding features or components of the Embodiment are the same or at least functionally identical, are largely provided with the same reference numerals or with a different reference numeral, which only differs in its first digit from the reference numeral of a (functionally) corresponding feature or a (functionally) corresponding component. To avoid unnecessary repetition, features or components already explained using a previously described embodiment will no longer be explained in detail at a later point.
  • FIG. 1 shows a basic form of the disk motor 100 with a rotor ring 120 and a stator ring 108 (also “stator” for short), which are separated from one another so that they can rotate relative to one another.
  • the electric disk motor 100 can, for example, be used as a drive for a vehicle a rim can be used. However, the use of the disc motor is not absolutely necessary for operation in the rim. It can also fulfill any other purpose and develop its comparatively high torque.
  • the axis of rotation 126 In the center of the disk motor 100 is the axis of rotation 126, which is firmly connected to the rotor disk 118.
  • the associated imaginary center line 128 runs through the axis of rotation 126.
  • Fig. 1 On the right side of Fig. 1 is the circular housing disk 102 (or stator disk), whose outer surface 104 and whose inner surface 106 are aligned perpendicular to a direction of the axis of rotation 126.
  • the axis of rotation 126 is rotatably mounted relative to the circular first housing disk 102 and runs centrally through it.
  • a pivot bearing (not shown) can be provided between them.
  • the first stator ring 108 is arranged symmetrically to the axis of rotation 126 on the inner surface 106 of the first circular housing disk 102 and has a first plurality of separate electromagnets 112 (see in detail in FIG. 2) in the interior of the first stator ring 108.
  • the electromagnets 112 each have a separate curved core 202, with a respective virtual plane in which the curvature runs of the respective separate curved cores passing through a center line 128 of the axis of rotation 126.
  • a first pole of each of the electromagnets 112 points in the direction of an outer circumferential periphery of the first stator ring 108, and a corresponding second pole of each of the electromagnets 112 is directed in the direction of an inner surface 114 of the first stator ring 108.
  • the inner surface 114 of the first stator ring 108 runs parallel to the inner surface 106 of the first circular housing disk 102 and lies on an inner side of the first stator ring 108, which faces away from the first circular housing disk 102.
  • the disk motor 100 has a rotor 116, which consists of a rotor disk 118 and a rotor ring 120.
  • the rotor disk 118 is circularly symmetrical and perpendicular to the axis of rotation 126, to which it is firmly connected.
  • the rotor disk 118 has a first surface and a second surface, the first surface of the rotor disk 118 being spaced apart - i.e., there is a distance/gap between them - and rotatably opposed to the inner surface 106 of the first stator ring 108.
  • a second plurality of permanent magnets 124 extend on a circular path in corresponding regular circular segments through the rotor disk 118 from its first surface to its second surface.
  • the north-south orientations of the permanent magnets 124 of the second plurality each run parallel to the axis of rotation 126.
  • Adjacent permanent magnets 124 each have north-south orientations rotated by 180 ° to one another, with the second plurality (permanent magnets) being larger than the first plurality (electromagnets). is.
  • the first rotor ring 120 is arranged on an outer periphery of the rotor disk 118 and extends from the rotor disk 118 over the first stator ring 108 towards the inner surface 106 of the first circular housing disk 102 without touching it, so that a gap is created therebetween.
  • a third plurality of permanent magnets 122 arranged regularly and all around on an inside of the first rotor ring 120 is numerically the same size as the second plurality, i.e. the number of magnets in the rotor disk 118.
  • Adjacent permanent magnets 122 of the third plurality each have north-south orientations rotated by 180 ° to one another on.
  • Those permanent magnets 122, 124 of the second and third plurality which are located in an imaginary circle segment, each have mutually complementary orientations, which point in the direction of the stator ring 108 (once towards its surface and once towards its periphery).
  • the respective S and N orientation is only shown for some of the permanent magnets.
  • first gap between the respective poles of the electromagnets 112 pointing towards the outer periphery of the stator ring 108 and the third plurality of permanent magnets 122 on the inside of the first rotor ring 120, and between the poles pointing towards the inner surface of the stator ring 108 of the permanent magnets 124 of the second plurality of permanent magnets, which lies opposite a plane of poles of the electromagnets 112, there is a second gap, so that the rotor 116, together with the axis of rotation 126, is freely rotatable relative to the stator ring 108 and the first circular housing disk 102.
  • the housing ring 130 which surrounds the rotor 116 without touching it, protects the stator ring 108, just like the rotating rotor 116, from environmental influences - that is, the entire interior of the disk motor 100.
  • the outer first housing disk 102 and a second outer housing disk can be firmly connected to the housing ring 130 (for example screwed).
  • External cooling fins can also be seen on the housing ring 130, which can advantageously ensure heat dissipation.
  • the basic principle of the disc motor 100 can also function without these cooling fins.
  • the rotation of the rotor 116 relative to the stator ring 108 is also elegantly possible because the vertical and horizontal magnetic currents center and stabilize the rotor 116. The result is an advantageously quiet and stable run.
  • electrical connections 132 can be seen, which run in isolation through the first stator disk 102 and are electrically and selectively connected to the coils of the electromagnets 112 through the interior of the stator ring 108.
  • bracket 134 Further extending from the outer surface of the first housing disk 102 is an exemplary bracket 134 that can be connected to a fixed non-rotating attachment point so that the stator 108 does not rotate.
  • the attachment point can be a corresponding holder, for example on the brake caliper, on an axle suspension or on the chassis.
  • FIG. 2 shows a perspective detailed view 200 of a section through the stator ring
  • the electromagnet 112 has two ends whose surfaces are at an angle of 90° to one another.
  • one pole 206 e.g. "south”
  • the other pole 208 e.g. "north”
  • the LV orientations of the poles are swapped.
  • the recess 210 in the stator ring 108 is an example of different designs of the rotor ring. It is important, however, that the axis, which extends through the center of the rotor ring 108, is rotatably mounted relative to it.
  • FIG. 3 shows the rotor 116 consisting of the axis of rotation 126, the rotor disk 118 and the rotor ring 120 as well as the stator ring 108 again from a different perspective.
  • this representation allows a view of the inner surface of the stator ring 108 and the second Pole, which is oriented in the direction of the rotor disk 118 because of its curved radius.
  • This illustration also makes it clear how the electromagnet 112, of which only the outer poles can be seen, is embedded within the stator ring 108.
  • the visible ends of the armature of the majority of electromagnets 112 are shown round in the axial direction, while they are shown angular towards the periphery. This only serves to show that there are several design options.
  • the poles could each be square, trapezoidal or even triangular or oval, they could each have geometrically identically shaped poles or - as shown here - the two poles of a plurality of electromagnets can have different geometric shapes.
  • the second housing disk 302 is visible on the left side of the housing ring 130. In this way, the interior of the disc motor 100 can be completely closed.
  • the housing then consists of the first or right housing disk 102, the housing ring 130 and the second or left housing disk 302.
  • the axis of rotation 126 can extend through both housing disks 102, 302 when supported.
  • this expansion also has a second stator ring 402, which in principle has the same structure as the first stator ring 108. It is attached to the second housing disk 302 and also has a plurality of electromagnets 404, each of which also has a curved core. The two poles of the electromagnets can be seen on the outer periphery of the second stator ring 402 and on the side of the stator ring 402 that is directed in the direction of the rotor. This applies exactly to the shape of the poles of these electromagnets 404 the same as for the poles of the electromagnets of the first stator ring (not visible here because it is hidden behind the housing disk 102).
  • the disk motor 100 differs not only from the second stator 402 but also from an extended rotor 408.
  • the alternating north/south poles in the part 412 of the rotor 408 are each shifted by a segment, so that in the respective circle section in which the two permanent magnets of the entire rotor ring are located, one has a south orientation in the direction of the imaginary axis of rotation 128 and the The permanent magnet lying next to it has a north orientation in the direction of the imaginary center line 128 of the axis of rotation 126.
  • a resulting advantage of the rotor 404 constructed in this way is that the permanent magnets, which extend through the rotor disk 120 from one surface to the other surface, both for the first part 410 of the rotor ring in interaction with the electromagnets of the first Stator are effective, as well as for the second part 412 of the rotor 408.
  • the first stator 108, the second stator 402 and the rotor 408 with its two halves 410 and 412 are inside.
  • the parts visible to the outside consist only of the housing disk 102, the housing disk 302, and the housing ring 130.
  • the rotor 408, which can rotate freely within the housing, can be held stably between the housing disks 102, 302 by rotary bearings (e.g. ball bearings or roller bearings with seals). , so that no dirt can penetrate into the disc motor 400.
  • FIG. 5 again shows a top view of the rotor 116.
  • the second half 412 of the rotor 408 of the double-sided disc motor 400 would look virtually identical. Only the respective north-south orientations would be shifted by a segment which would have the width of a pair of magnets, one of which would lie in the rotor disk 118 while the other of the pair would lie on the inside of the rotor ring 120.
  • area 502 the positioning and orientations of the permanent magnets are shown again as an example.
  • 6 shows the disk motor 100 rotated by approximately 90° compared to the illustration in FIG. 4. You can clearly see the housing disk 102, the stator 108, the rotor 116, the housing ring 130 and the second housing disk 302.
  • the rotor 116 consisting of the rotor disk 118 and the rotor ring 120, has no recognizable permanent magnets on the visible side. This is because the permanent magnets of the rotor 116 do not necessarily have to be guided through the rotor disk 116, so that they can also be seen from the now visible side. In this case, the permanent magnets 124 would only be embedded or otherwise attached to the non-visible side of the rotor disk 118 (not shown, see FIG. 1). Both construction variants are possible.
  • FIG. 7 now shows on the right side a top view of the first rim disk 102 of the complete single-sided disk motor 100 (see FIG. 1).
  • cooling fins are also shown here as an example, which provide a larger surface area of the housing can ensure to counteract the heat generated internally by the current flows in the electromagnets.
  • a sectional drawing 702 is shown through the entire single-sided disk motor 100 along the sectional plane A. You can see the two outer housing disks 102 and 302 as well as the housing ring 130 as well as the section through the first stator 108 with one of the curved electromagnets 112 as well as the permanent magnets 122, 124 which are directly opposite in this position. The section through the rotor ring 120 is also clearly visible and the rotor disk 118. It should also be noted that in this illustration the electrical connections 132 and the fastening element 134 point to the left compared to FIG. 1. The cable routing 702 through the interior of the stator ring 108, with which the electrical signals are transported from the electrical connections 132 directly to the electromagnets 112, is also clearly visible.
  • FIG. 8 again shows a cross section through the double rotor 802 as shown in FIG. 4 along plane A from the side view of the disc motor 400. Both the part 410 of the rotor 408 and the part 412 of the rotor 408 can be clearly seen . Now the position of the permanent magnets 122, which each extend through the rotor disk from one surface to the other, also becomes visible.
  • Fig. 8 shows the rotor disk 118 in a double version. However, this is not absolutely necessary. Only a simple rotor disk of a simple thickness can also be provided. Manufacturing technology would be but offer the construction as shown with two rotor disks 118, since in this case the same rotor disks can be used, regardless of whether it would be a single-sided or a double-sided disk motor. This could reduce manufacturing costs since only one type of rotors 116 would be required. However, using only one rotor disk 118 could reduce the specific power to weight ratio of the disk motor.
  • FIG. 9 shows a perspective detailed view 900 (partial exploded view) of an embodiment of the disk motor as an internal rotor.
  • the outer (right) housing disk 102 and the second (left) housing disk 302. You can also see the stator ring 902. However, this is now no longer positioned near the axis 126 but in an outer area the housing disk 102.
  • the electromagnets and their connections are embedded in the same way as for the external rotor, as described in the previous figures.
  • one pole 904 of the electromagnets points in the direction of the rotor 910.
  • This consists of the known rotor disk 118, a rotor ring 908 and the already known axis 126. And here too, the rotor disk has permanent magnets 912 embedded in it, the orientations of which are the same alternate. In addition, permanent magnets 914 are arranged on the outside of the rotor ring 908 - corresponding to the orientation of the outer rotor (see FIGS. 1 to 8). In this case too, the rotor 910 is freely rotatable between the stator ring 902 and the housing disk 302.
  • FIG. 10 shows the internal rotor version of the disc motor from FIG. 9 with a housing ring 130.
  • This housing ring 130 is already known from the previous illustrations of the external rotor version of the disc motor 1000.
  • the interior of the disk motor 1000 can be hermetically sealed from the outside world by (for example) screwing the second housing cover 302, the housing ring 130 and the housing disk 102 together with the stator rings 902 and the internal rotor, this version of the disk motor is also available Permanently protected against dirt and other environmental influences.
  • it can be expected that the inner rotor version of the disc motor will run even more smoothly because the moving masses - i.e. the rotor - are closer to the axis and contribute less to the total weight of the disc motor.
  • this form of disk motor can also be used with a second stator ring, which is attached to the second housing disk 302 in a similar way to the first stator ring 902, and with a partially double design of the rotor in the direction of the second stator ring 902 (mirror image of the one shown in FIGS 9 and 10).
  • the torque of this disc motor would also double compared to the version with only one rotor ring, without the weight of the disc motor also having to double.
  • only one rotor disk 118 can be used here, the magnets of which act both on one side of the rotor and on the other side of the rotor, since the permanent magnets 912 extend through the rotor disk.
  • both the version of the disc motor as an external rotor and as an internal rotor is suitable for additionally equipping existing vehicles that already use a different type of drive - for example an internal combustion engine - with the disc motors presented.
  • hybrid vehicles can be elegantly produced from combustion engine vehicles.
  • a corresponding method for converting vehicles with internal combustion engines to a hybrid vehicle would, for example, have the following steps: (i) mounting the disc motor on an axle of a wheel of the vehicle - advantageously within a rim of a wheel of the vehicle - (ii) connecting the fastening element 134 with an element on the chassis (or axle suspension or brake caliper) of the vehicle and (iii) connecting the electrical connections 132 to suitable control electronics.
  • two or four axles of a vehicle can be additionally equipped with electric drives elegantly and with very little effort.
  • an electric disc motor in which the interior is encapsulated from environmental influences and the electromagnets have a special shape - in particular quarter-circle-shaped - whereby increased torque and a low power-to-weight ratio can be achieved.
  • These disc motors are therefore well suited for installation on the wheels or rims of a vehicle, but are not limited to this. This applies to both the external rotor version and the internal rotor version of the disc motor.
  • stator ring stator 108 stator ring, stator
  • the pole of the electromagnet points towards the periphery of the rotor ring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Es wird ein Scheibenmotor vorgestellt. Er besteht aus einer ersten und zweiten kreisförmige Gehäusescheibe und einem Rohrabschnitt, der diese verbindet. Im Inneren befindet sich ein Statorring auf der inneren Oberfläche der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe mit einer erster Mehrzahl von separaten Elektromagneten in einem Inneren des Statorringes, wobei die Elektromagnete jeweils einen separaten gekrümmten Kern aufweisen, wobei ein erster Pol eines jeweiligen der Elektromagnete in Richtung einer äußeren umlaufenden Peripherie des Statorringes weist und ein entsprechender zweiter Pol des jeweiligen der Elektromagnete in Richtung einer inneren Oberfläche des ersten Statorringes gerichtet ist. Ein Rotor aufweist eine Rotorscheibe auf, die eine zweite Mehrzahl von Permanentmagneten mit abwechselnden Nord-Süd-Ausrichtungen. Ein Rotorring des Rotors weist auf seiner Innenseite auch die zweite Mehrzahl von Permanentmagnete auf. Der Rotor, der teilweise über den Statorring liegt, ist innerhalb des Gehäuses frei gegenüber dem Statorring drehbar. Eine am Rotor befestigte Achse führt durch die kreisförmigen Gehäusescheiben

Description

B E S C H R E I B U N G
Elektrischer Scheibenmotor zum Antreiben einer Felge
[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Scheibenmotor, der sich für einen Betrieb direkt an einer Felge bzw. Achsaufhängung eines Fahrzeugs eignet.
[0002] Die zunehmende E-Mobilität der Gesellschaft auf der Basis von elektrisch betriebenen Fahrzeugen - beispielsweise im Automobilbau, Motorradbau, E-Bikes, E-Roller etc. - nimmt kontinuierlich zu. Damit nehmen auch die Anforderungen an die elektrischen Antriebe zu.
Bisher setzt man überwiegend auf zentrale Elektroantriebe, die über ein Getriebe auf eine oder mehrere Achsen wirken. Diese Antriebsstränge sind klassischen verbrennungsmotorbasierten Antriebskonzepten nachempfunden. Sie bieten aber nicht immer ein optimales Gewicht- /Leistungsverhältnis. Elektromotore, welche direkt an oder in einzelne angetriebene Räder integriert sind, bilden bisher die Ausnahme. Dies liegt unter anderem auch an der bisherigen Bauweise und der begrenzten Effizienz der eingesetzten Konstruktionen.
[0003] Beispielsweise beschreibt das Dokument DE 102014 111 234 A1 einen Scheibenläufermotor mit mindestens einem Stator, der wenigstens eine elektrische Statorwicklung sowie Statorzähne aufweist, die einen Zahnhals aus einem weichmagnetischen Pulververbundstoff bilden. Darüber hinaus gibt es wenigstens einen scheibenförmigen Rotor, der ausschließlich durch Ferritmagnete gebildete permanentmagnetische Pole wenigstens zur Drehmomentbildung aufweist. Dieser Scheibenläufermotor weist zwar eine relativ kompakte Bauform auf, kann aber in Bezug auf das zur Verfügung gestellte Drehmoment nur bedingt überzeugen.
[0004] Viele bekannte Scheibenmotoren weisen auch den Mangel auf, dass sie nicht komplett gegen Schmutz und Umwelteinflüsse geschützt sind. Es gibt bei bekannten Scheibenmotoren sehr häufig Schlitze oder andere Öffnungen, in die Staub, Wasser usw. in das Innere des Scheibenmotors eindringen kann und ihn so mittel- bis langfristig negativ beeinträchtigen können.
[0005] Es besteht daher ein Bedarf für einen kompakten Scheibenmotor, welcher sich hermetisch von der Außenwelt abschotten lässt und welcher gleichzeitig ein höheres Drehmoment als traditionelle Scheibenläufermotoren entwickeln kann. [0006] Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Scheibenmotor vorzustellen, der sowohl die Anforderungen in Bezug auf Kompaktheit, ein hohes Drehmoment und Kapselung gegenüber Umwelteinflüssen erfüllt.
Kurzbeschreibung der Erfindung
[0007] Die oben genannte Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.
[0008] Gemäß einem ersten Aspekt wird ein elektrischer Scheibenmotor vorgestellt, der z.B. zum Betrieb in einer Felge eines Fahrzeugs geeignet ist. Der elektrische Scheibenmotor weist eine Drehachse und eine erste kreisförmige Gehäusescheibe auf, deren äußere Oberfläche und deren innere Oberfläche senkrecht zu einer Richtung der Drehachse ausgerichtet sind. Die Drehachse ist drehbar gegenüber der kreisförmigen ersten Gehäusescheibe gelagert und verläuft mittig durch diese.
[0009] Der Scheibenmotor weist auch einen ersten Statorring, der symmetrisch zur Drehachse auf der inneren Oberfläche der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe angeordnet ist, und eine erste Mehrzahl von separaten Elektromagneten in einem Inneren des ersten Statorringes auf. Die Elektromagnete haben jeweils einen separaten gekrümmten Kern, wobei eine jeweilige virtuelle Ebene einer Krümmung des jeweiligen separaten gekrümmten Kerns durch die Drehachse verläuft. Ein erster Pol eines jeweiligen der Elektromagnete weist in Richtung einer äußeren umlaufenden Peripherie des ersten Statorringes, und ein entsprechender zweiter Pol des jeweiligen der Elektromagnete ist in Richtung einer inneren Oberfläche des ersten Statorringes gerichtet.
[0010] Die innere Oberfläche des ersten Statorringes liegt parallel zur inneren Oberfläche der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe und befindet sich auf einer Seite des ersten Statorringes, die von der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe abgewandt ist.
[0011] Der Scheibenmotor weist auch einen Rotor mit einer Rotorscheibe auf, die symmetrisch zur und fest mit der Drehachse verbunden ist. Dabei weist die Rotorscheibe eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, wobei die erste Oberfläche der Rotorscheibe der inneren Oberfläche des ersten Statorringes beabstandet (d.h. mit einem Abstand) und drehbar gegenüberliegt [0012] Eine zweite Mehrzahl von Permanentmagneten erstreckt sich auf einer Kreisbahn in entsprechenden regelmäßigen Kreissegmenten durch die Rotorscheibe von dessen ersten Oberfläche zu dessen zweiten Oberfläche. Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete der zweiten Mehrzahl jeweils verlaufen jeweils parallel zur Drehachse, und jeweils benachbarte Permanentmagnete haben um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen. Dabei ist die zweite Mehrzahl größer als die erste Mehrzahl.
[0013] Der Rotor weist einen ersten Rotorring auf, der an einer äußeren Peripherie der Rotorscheibe angeordnet ist, und der sich von der Rotorscheibe über den ersten Statorring in Richtung der inneren Oberfläche der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe erstreckt ohne diese zu berühren.
[0014] Der Rotor weist eine dritte Mehrzahl von regelmäßig auf einer Innenseite des ersten Rotorringes angeordneten Permanentmagneten auf. Dabei ist die dritte Mehrzahl zahlenmäßig gleich der zweiten Mehrzahl.
[0015] Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete der dritten Mehrzahl verlaufen jeweils senkrecht zur Drehachse, und benachbarte Permanentmagnete der dritten Mehrzahl weisen jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen auf. Dabei liegen jeweils unterschiedliche Pole der entsprechenden Permanentmagnete der zweiten Mehrzahl und der dritten Mehrzahl im jeweiligen gleichen Kreissegment in einem Winkel zueinander, der dem Winkel zwischen der äußeren umlaufenden Peripherie des (ersten) Statorringes und der inneren Oberfläche des ersten Statorringes entspricht.
[0016] Zwischen den zur äußeren Peripherie des Statorringes weisenden jeweiligen Polen der Elektromagnete und der dritten Mehrzahl der Permanentmagnete auf der Innenseite des ersten Rotorringes befindet sich ein erster Spalt. Zwischen den in Richtung der inneren Oberfläche des Statorringes weisenden Pole der Permanentmagnete der zweiten Mehrzahl der Permanentmagnete, die einer Ebene von Polen der Elektromagnete gegenüberliegt, befindet sich ein zweiter Spalt, sodass der Rotor - insbesondere mittels der Drehachse frei gegenüber dem Statorring und der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe drehbar ist. - Der genannte Winkel kann 90° oder mehr betragen, z.B. bis zu ca. 135°.
[0017] Der vorgestellte Scheibenmotor weist eine Reihe von technischen Effekten und Vorteilen und Verbesserungen auf: Gegenüber traditionellen Scheibenläufermotoren, die in der Regel horizontal ausgerichtete Elektromagnete im Stator aufweisen, kann durch das hier vorgestellte Konzept der gekrümmten Kerne und Wicklungen der Elektromagnete des Stators der Wirkungsgrad des vorgestellten Scheibenmotors signifikant erhöht werden. Dies liegt daran, dass, obwohl zunächst nur ein Stator und ein Rotorelement verwendet werden, ein Elektromagnet des Stators gleichzeitig auf zwei Permanentmagnete des Rotors, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wirken kann. Prinzipiell lässt sich damit eine doppelte Leistungsdichte, d.h. ein doppelt so hohes Drehmoment im Vergleich zu gleich großen und ansonsten vergleichbaren Scheibenläufermotoren erreichen. Damit verbessert sich auch das Verhältnis der Herstellungskosten im Vergleich zum erzielten Drehmoment.
[0018] Gemäß einem anderen Aspekt können im Vergleich zu herkömmlichen Scheibenläufermotoren einfachere Permanentmagnete verwendet werden, die ggfs. auch ohne teure seltene Erden auskommen, gelegentlich aber auch nur eine geringe Magnetisierung aufweisen. Dies liegt daran, dass gegenüber herkömmlichen Konzepten die doppelte Anzahl von Magneten vorhanden ist und die Elektromagnete sowohl über ihren jeweiligen Nordpol auch über ihren jeweiligen Südpol gleichzeitig Drehmoment erzeugen können. Dies kann die Wirtschaftlichkeit des vorgestellten Scheibenmotors signifikant und positiv beeinflussen.
[0019] Im Gegensatz zu üblichen Scheibenläufermotoren zeichnet sich das hier vorgestellte Konzept auch durch sein verbessertes Anlaufverhalten aus. Die zusätzliche Ausrichtung der vertikalen Magnete erleichtert den Anlauf, da sie in Drehrichtung ausgerichtet sind.
Herkömmliche Scheibenläufermotoren werden deshalb für eine gute Steuerbarkeit mit Hall- Sensoren ausgestattet, was hier entfallen kann. Hallsensoren haben eine begrenzte Lebensdauer und können temperaturempfindlich sein. Dieses Problem kann zuverlässig umgangen werden.
[0020] Die zusätzliche Magnetausrichtung verbessert auch ein mögliches Rekuperations- verhalten, falls der Scheibenmotor bei Bremsvorgängen als Generator eingesetzt wird. Außerdem können durch die vorgestellte Konstruktion herkömmliche Fahrzeuge mit dem hier vorgestellten Scheibenmotor nachgerüstet werden, falls auch eine entsprechende Felge genutzt wird. Auf diese Weise ließen sich normale Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu Hybridfahrzeugen umrüsten.
[0021] Ein weiterer hervorzuhebender Aspekt der Vorteile des vorgestellten Konzeptes betrifft die Erweiterung des Grundkonzeptes zu einem Doppelrotorsystem mit zwei Statoren, zwischen denen sich der Doppelrotor frei drehen kann. Die Statorelemente befinden sich also symmetrisch auf Innenseiten der kreisförmigen Gehäusescheiben, welche durch einen Rohrabschnitt, der den Rotor umschließt, miteinander und parallel zueinander verbindet. Auf diese Weise wird ein Gehäuse geschaffen, sodass eine Achse, die mittig durch die kreisförmigen Gehäusescheiben verläuft und fest mit dem Rotor - egal ob einseitig oder doppelseitig - verbunden ist. Zwischen den kreisförmigen Gehäusescheiben und der Achse werden vorteilhafterweise Dichtungen vorgesehen. Auf diese Weise entsteht ein komplett geschlossenes Gehäuse für den Scheibenmotor, sodass dessen Inneres gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt ist.
[0022] Die hier vorgestellten Scheibenmotoren lassen sich in beliebige Fahrzeuge wie PKW, LKW, Schienenfahrzeuge, Boote/Schiffe, Lastenkarren - beispielsweise autonom fahrende Paketauslieferungsfahrzeuge, jeglicher Art von Zweirädern und/oder Dreirädern entweder in Ergänzung zu einem bestehenden anderen Antrieb oder als alleiniger Antrieb integrieren.
[0023] Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des elektrischen Scheibenmotors beschrieben:
[0024] Gemäß einem weiterentwickelten Ausführungsbeispiel des Scheibenmotors kann dieser eine zweite kreisförmige Gehäusescheibe aufweisen, deren äußere Oberfläche und deren innere Oberfläche senkrecht zu der Richtung der Drehachse ausgerichtet sind. Dabei kann die Drehachse drehbar gegenüber der kreisförmigen zweiten Gehäusescheibe gelagert sein und mittig durch diese verlaufen.
[0025] Der Scheibenmotor kann auch einen Gehäusering aufweisen, der konzentrisch um die Drehachse liegt und einen größeren Innendurchmesser als den des Rotors hat. Die erste kreisförmige Gehäusescheibe und die zweite kreisförmige Gehäusescheibe können so - insbesondere an ihren jeweiligen äußeren Peripherien - miteinander verbunden werden, sodass der erste Statorring und der Rotor sich in einem Innenraum zwischen der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe, der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe und dem Gehäusering befindet. Auf diese Weise kann das Innere des Scheibenmotors hermetisch gegen äußere Umwelteinflüsse abgeschirmt werden. Verschmutzungen oder feuchte Luft können das Innere des Scheibenmotors nicht erreichen.
[0026] Dadurch, dass die Statoren (einseitig oder zweiseitig) direkt an den Gehäusescheiben anliegen, kann die Wärme, die durch den Stromfluss durch die Elektromagnete verursacht wird gut abgeführt werden. Kühlrippen auf der/den Oberfläche/n der Gehäusescheibe/n können zusätzlich zu Kühlung beitragen.
[0027] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Scheibenmotor einen zweiten Statorring mit separaten Elektromagneten entsprechend der ersten Menge in einem Inneren des zweiten Statorringes aufweisen. Dabei kann der zweite Statorring im Aufbau dem ersten Statorring in symmetrischer Weise entsprechen. Außerdem kann der zweite Statorring spiegelbildlich zum ersten Statorring an einer Innenseite der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe angeordnet sein. Dabei bezeichnet die Innenseite immer die in das Innere des Gehäuses des Scheibenmotors gewandte Seite.
[0028] Dieses Ausführungsbeispiel wird also durch einen zweiten Rotorring ergänzt, der an der äußeren Peripherie der Rotorscheibe angeordnet ist, und der sich von der Rotorscheibe über den zweiten Statorring in Richtung der inneren Oberfläche der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe erstreckt ohne diese zu berühren. Es gibt also einen Spalt zwischen dem zweiten Rotorring und der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe bzw. auch zur äußeren Peripherie des zweiten Statorringes.
[0029] Der zweite Rotorring weist eine vierte Mehrzahl von regelmäßig auf einer Innenseite des zweiten Rotorringes angeordneten Permanentmagneten auf, wobei die vierte Mehrzahl zahlenmäßig gleich der zweiten Mehrzahl ist.
[0030] Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete der vierten Mehrzahl können somit jeweils senkrecht zur Drehachse verlaufen und benachbarte der Permanentmagnete (der vierten Mehrzahl) sollten jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen aufweisen. Dabei sollten jeweils unterschiedliche Pole der entsprechenden Permanentmagnete der vierten Mehrzahl und der zweiten Mehrzahl im jeweiligen gleichen Kreissegment in einem Winkel - z.B. 90° - zueinander liegen, der dem Winkel zwischen der äußeren umlaufenden Peripherie des zweiten Statorringes und der inneren Oberfläche des zweiten Statorringes entspricht. Sich im gleichen Kreissegment befindliche Permanentmagnete ab der Innenseite des ersten Rotorringes und des zweiten Rotorringes sollten zueinander gedrehte Nord-Süd- Ausrichtungen aufweisen.
[0031] Außerdem kann sich zwischen den zur äußeren Peripherie des zweiten Statorringes weisenden jeweiligen Polen der Elektromagnete und der vierten Mehrzahl der Permanentmagnete auf der Innenseite des zweiten Rotorringes ein dritter Spalt befinden. Zusätzlich sollte sich zwischen den in Richtung der inneren Oberfläche des zweiten Statorringes weisenden Pole der Permanentmagnete der zweiten Mehrzahl der Permanentmagnete, die einer Ebene von Polen der Elektromagnete gegenüberliegt, ein vierter Spalt befinden, sodass der komplette Rotor zusammen mit der Drehachse frei gegenüber dem ersten Statorring, dem zweiten Statorring, der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe und dem Gehäusering drehbar ist.
[0032] In diesem Ausführungsbeispiel wurde also ein zweites Rotorring-Stator-Paar in das Gehäuse integriert, sodass ein doppeltes Drehmoment erzeugt werden kann. Die Rotorscheibe wird dabei als Befestigungsbasis für beide Rotorringe genutzt. Zusätzlich vorteilhaft ist, dass die Permanentmagnete, die sich in der Rotorscheibe befinden, sowohl für die eine Hälfte des Rotors, wie auch für die andere Hälfte des Rotors genutzt werden können. Durch die Verdopplung des Rotorrings und des zweiten Stators kann also Material dadurch eingespart werden, dass nur eine Rotorscheibe und Einsatz von Permanentmagneten erforderlich ist, welche sich in der Scheibe von einer seiner Oberflächen auf die andere seiner Oberflächen erstreckt.
[0033] Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors kann die erste Mehrzahl sich zur zweiten Mehrzahl wie 3 zu 4 verhalten. Auf diese Weise lässt sich durch die fortschreitende und abwechselnde Aktivierung der Elektromagnete - von z. B immer drei gleichzeitig - des Statorringes (bzw. der Statorringe) ein kontinuierliches Drehmoment auf den Rotor erzeugen
[0034] Gemäß einem ergänzenden weiterentwickelten Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors kann die erste kreisförmige Gehäusescheibe auf ihrer äußeren Seite elektrische Anschlüsse aufweisen, die isoliert durch die erste kreisförmige Gehäusescheibe geführt sind, sodass die elektrischen Anschlüsse elektrisch - über innerhalb des ersten Statorringes verlaufende elektrische Verbindungen - mit jeweils ausgewählten Spulen der Elektromagnete innerhalb des ersten Statorringes verbunden sein können, sodass z.B. jeweils jeder dritte der Elektromagnete innerhalb des ersten Statorringes gleichzeitig aktivierbar ist. Durch diese isolierte und abgedichtete Durchführung durch die Gehäusescheibe kann das Innere des Scheibenmotors gegenüber Umwelteinflüssen abgeschirmt bleiben.
[0035] Gemäß einem anderen erweiterten Ausführungsbeispiel gibt es auch eine elektrische Verbindung von den genannten elektrischen Anschlüssen zu den Spulen des zweiten Statorringes, sodass auch die Spulen der Elektromagnete in dem zweiten Statorring selektiv angesteuert werden können, sodass sich praktisch ein doppelt so großes Drehmoment im Vergleich zum Betrieb mit nur einem Statorring ergibt. Die dafür notwendige Verbindung von den elektrischen Anschlüssen zum zweiten Statorring kann beispielsweise über elektrische Verbindungen erfolgen, die innerhalb des Gehäuseringes sowie im Inneren der zweiten Gehäusescheibe verlaufen. Elektrische Steckverbindungen sorgen an den Übergangsstellen von Gehäusescheibe und Gehäusering für die notwendigen elektrischen Verbindungen. Alternativ können elektrische Verbindungen zu den Spulen der Elektromagnete des zweiten Statorringes auch durch einen elektrischen Anschluss auf der Außenseite der zweiten Gehäusescheibe erreicht werden.
[0036] Folglich und gemäß diesem Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors können die selektiven elektrischen Verbindungen jeweils isoliert innerhalb eines Volumens des Gehäuseringes und/oder innerhalb eines Volumens der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe und/oder innerhalb eines Volumens des zweiten Statorringes verlaufen. Auf diese Weise wären sie nicht zufällig von außen zu beschädigen.
[0037] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors 100 kann der erste Statorring und/oder der zweite Statorring aus Aluminium, Stahl oder Carbon-Material bestehen, in die die Spulen der jeweiligen Elektromagnete und isolierte elektrische Verbindungen einbettbar sind. Diese Materialauswahl ermöglicht eine elegante Einbettung der Elektromagnete in die Statorringe.
[0038] Gemäß einem praktischen Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors kann der Scheibenmotor ein Befestigungselement aufweisen, welches sich weg von der äußeren Oberfläche der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe erstreckt. Das Befestigungselement sollte dabei geeignet sein, mit einem Element eines Fahrzeugs -z.B. einer Radaufhängung - fest oder wieder lösbar verbunden zu werden.
[0039] Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des elektrischen Scheibenmotors sollten jeweilige Kerne und/oder Spulen der jeweiligen Elektromagnete sich nicht gegenüber den Oberflächen, an die sie angrenzen, erheben. Die Kerne der Elektromagnete können also plan mit der jeweiligen Oberfläche des Stators abschließen. Auf diese Weise lassen sich kleine Spalten zwischen sich entsprechenden Elementen des Rotors und des Stators realisieren, wodurch ein hoher magnetischer Fluss und folgerichtig ein hohes magnetisch erzeugtes Drehmoment erreicht werden kann.
[0040] Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere können einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen, und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrenshinweisen, beschrieben worden sein. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung unmittelbar klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ eines Erfindungsgegenstandes gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
[0041] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen. Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 stellt eine Grundform des Scheibenmotors mit einem Rotorring und einem Statorring, die voneinander getrennt sind, dar.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Schnittes durch den Statorring
Fig. 3 stellt den Rotor aus einer anderen Perspektive dar.
Fig. 4 stellt eine Erweiterung der Grundidee des vorgestellten Konzeptes dar.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Rotor.
Fig. 6 stellt den Scheibenmotor gegenüber der Darstellung von Fig. 4 um ca. 90° gedreht dar
Fig. 7 stellt eine Draufsicht auf die erste Scheibenmotors des kompletten einseitigen Scheibenmotors dar.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch den Doppelrotor gemäß der Darstellung in Fig.4.
Fig, 9 zeigt eine perspektivische Detailansicht (Teilexplosionszeichnung) einer Ausführung des Scheibenmotors als Innenläufer.
Fig. 10 zeigt eine den Innenläufer von Fig. 9 mit einem Gehäusering.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
[0042] Folgende Begriffe und Ausdrücke werden in diesem Dokument genutzt:
[0043] Der Begriff „Rotor“ beschreibt den drehbaren Teil eines Elektromotors. Bei dem hier vorgestellten Scheibenmotor in seiner Basisform besitzt der Rotor im Wesentlichen die Form einer Scheibe, die mit Permanentmagneten bestückt ist. Zusätzlich weist der Rotor an der Peripherie der Rotorscheibe einen asymmetrischen Fortsatz - auch Rotorring genannt - auf, der sich von der Rotorscheibe weg erstreckt und auf seiner Innenseite auch mit Permanentmagneten bestückt sein kann.
[0044] Der Begriff „Felge eines Fahrzeugs“ beschreibt einen Reifen-tragenden Teil eines Fahrzeugs, z.B. eines PKWs, eines Transporters oder eines LKWs. Denkbar sind aber auch Fahrräder (E-Bikes), E-Roller, E-Motorräder oder Fahrgestelle von Flugzeugen. Die Felge ist typischerweise mit einem drehbaren Teil am Fahrzeug verbunden, das in oder an der Radaufhängung über der Nabe der Felge gelagert ist. Der Scheibenmotor kann sich innerhalb der Felge befinden und von dieser umschlossen werden. Die Innenseite der Felge kann den Rotor passgenau in sich aufnehmen. Eine Verzahnung kann dafür sorgen, dass eine Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung vom Scheibenmotor auf die Felge erfolgen kann. Der Scheibenmotor kann also als Felgenmotor oder auch in jeder anderen Verwendungsformen eingesetzt werden.
[0045] Der Begriff „Rotorring“ beschreibt den äußeren Teil eines Rotors des Scheibenmotors, der aber dennoch innerhalb des Gehäuses des Scheibenmotors liegt. Er kann eine erste und eine zweite Oberfläche besitzen. Permanentmagnete können in regelmäßigen Abständen bzw. regelmäßigen Kreissegmenten in die innere Oberfläche des Rotorrings eingelassen sein. Die Orientierung der Permanentmagnete wechselt sich zwischen benachbarten Permanentmagneten ab.
[0046] Zunächst wird der Rotorring als nur einseitig von der Rotorscheibe wegerstreckend verstanden. In der Version des Scheibenmotors mit zwei Statoren kann der Rotorring doppelt so breit sein und sich auf beiden Seiten der Rotorscheibe von dieser weg erstrecken. Man kann aber auch von einem ersten und einem zweiten Rotorring wegen der besseren Unterscheidbarkeit sprechen.
[0047] Der Begriff „Permanentmagnet“ beschreibt ein mechanisches Element aus einem ferromagnetischen Material. Das Material der Permanentmagnete, die im vorgestellten Scheibenmotor Verwendung finden, sollte eine hohe Dauermagnetisierung aufweisen, wie es bei hartmagnetischen Materialien von Legierungen aus Eisen, Kobalt, Nickel, Ferriten und anderen Seltenen Erden der Fall ist.
[0048] Der Begriff „Rohrabschnitt“ beschreibt einen Teil eines Rohres, dessen Enden im Wesentlichen senkrecht zur Längssymmetrie des Rohres verlaufen. Dabei kann die Länge des Rohrabschnittes kleiner sein als sein Durchmesser. Im Wesentlichen lässt sich auch der Rotorring als Rohrabschnitt beschreiben. [0049] Der Begriff „Statorring“ - in Kurzform „Stator“ - beschreibt ein Grundelement eines Stators des Scheibenmotors. Im Gegensatz zum Rotor steht der Stator fest. Der Statorring kann die gekrümmten Elektromagnete in seinem Inneren aufnehmen, sodass Pole der Elektromagnete einerseits zur Peripherie des Statorringes weisen und andererseits zu einer Seitenfläche oder einer inneren Oberfläche des Statorringes. Das Material des Statorringes kann z.B. Aluminium oder eine Al-aufweisende Legierung oder auch Carbon-Verbundstoffe aufweisen. Der Statorring sollte auch die Fähigkeit haben, Wärme gut abzuleiten. Es sind auch Materialkombinationen denkbar, in denen die Elektromagnete in größere Öffnungen der Statorscheibe eingelegt werden und dann mit einem Verbundstoff eingegossen werden.
[0050] Der Begriff „Elektromagnet“ beschreibt hier einen geometrisch besonders gestalteten Elektromagneten. Der Kern des Elektromagneten ist dabei nicht linear gestreckt sondern verläuft auf einer gekrümmten Bahn, insbesondere in Form eines Viertelkreises. Damit liegen die nur zwei Oberflächen der ausschließlich beiden Enden des Kerns des Elektromagneten in einem Winkel von z.B. 90° zueinander. Es sind auch andere Winkel möglich, z.B. bis ca. 140°. Insbesondere kann dabei das nach außen, zur Peripherie des Statorringes weisende Polende nicht parallel zur Mittelachse des Statorringes verlaufen. Allerdings sollte in einem solchen Fall die Innenseite des Rotorringes des Rotors auch gegenüber der Drehachse in einem gleichen Maße gekippt sein, sodass ein weitgehend konstanter Spalt zwischen den Polflächen der Elektromagnete und den Magneten auf der Innenseite des Rohrabschnittes des Rotorringes entsteht. Allerdings könnten auch nur die Oberflächen der Permanentmagnete (anstelle deren gesamten rechteckigen Form) geneigt sein.
[0051] Durch die Mehrzahl der Elektromagnete ist eine effektive Ansteuerung der Elektromagnete erforderlich, um auf möglichst effektive Art den Rotor des Scheibenmotors anzutreiben. Dazu können handelsübliche Steuerungen verwendet werden. Diese können mehrere - insbesondere ausgewählte - der Elektromagnete des Statorringes gleichzeitig aktivieren. Typischerweise sind die Elektromagnete elektrisch innerhalb des Statorringes so miteinander verbunden, dass insgesamt nur drei äußere Anschlüsse erforderlich sind.
[0052] Über den Kernen bzw. um sie herum weisen die Elektromagnete Wicklungen auf, die allerdings der Krümmung des gekrümmten Kerns folgen. Es sei nochmals darauf verwiesen, dass die Anker oder Kerne der Elektromagnete im Wesentlichen die Form eines in einem Bogen verlaufenden Stabes aufweisen. Auf diese Weise ergibt sich zwischen den Oberflächen der Enden des gekrümmten Kerns ein Winkel von zum Beispiel 90°.
[0053] Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen
Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, weitgehend mit den gleichen Bezugszeichen oder mit einem anderen Bezugszeichen versehen sind, welches sich lediglich in seiner ersten Ziffer von dem Bezugszeichen eines (funktional) entsprechenden Merkmals oder einer (funktional) entsprechenden Komponente unterscheidet. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
[0054] Ferner wird auch darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, sodass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
[0055] Fig. 1 stellt eine Grundform des Scheibenmotors 100 mit einem Rotorring 120 und einem Statorring 108 (kurz auch „Stator“), die voneinander gegeneinander drehbar getrennt sind, dar. Der elektrische Scheibenmotor 100 kann zum Beispiel als Antrieb für ein Fahrzeug in einer Felge eingesetzt werden. Allerdings ist der Einsatz des Scheibenmotors für einen Betrieb in der Felge nicht zwingend erforderlich. Er kann auch jegliche andere Einsatzzwecke erfüllen und dabei sein vergleichsweise hohes Drehmoment entfalten.
[0056] Im Zentrum des Scheibenmotors 100 befindet sich die Drehachse 126, die mit der Rotorscheibe 118 fest verbunden ist. Durch die Drehachse 126 verläuft die zugehörige gedachte Mittellinie128.
[0057] Auf der rechten Seite von Fig. 1 ist die kreisförmige Gehäusescheibe 102 (oder Statorscheibe), deren äußere Oberfläche 104 und deren innere Oberfläche 106 senkrecht zu einer Richtung der Drehachse 126 ausgerichtet ist. Die Drehachse 126 ist drehbar gegenüber der kreisförmigen ersten Gehäusescheibe 102 gelagert und verläuft mittig durch sie. An der Stelle, an der sich die Drehachse 126 dicht an die Statorscheibe 102 (oder auch Gehäusescheibe) kommt, kann zwischen diesen ein Drehlager (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
[0058] Der erste Statorring 108 ist symmetrisch zur Drehachse 126 auf der inneren Oberfläche 106 der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe 102 angeordnet und weist eine erste Mehrzahl von separaten Elektromagneten 112 (vgl. im Detail in Fig. 2) im Inneren des ersten Statorringes 108 auf. Die Elektromagnete 112 weisen jeweils einen separaten gekrümmten Kern 202 auf, wobei eine jeweilige virtuelle Ebene, in der die Krümmung verläuft, der jeweiligen separaten gekrümmten Kerne durch eine Mittellinie 128 der Drehachse 126 verläuft. [0059] Ein erster Pol eines jeweiligen der Elektromagnete 112 weist dabei in Richtung einer äußeren umlaufenden Peripherie des ersten Statorringes 108, und ein entsprechender zweiter Pol des jeweiligen der Elektromagnete 112 ist in Richtung einer inneren Oberfläche 114 des ersten Statorringes 108 gerichtet.
[0060] Die innere Oberfläche 114 des ersten Statorringes 108 verläuft dabei parallel zur inneren Oberfläche 106 der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe 102 und liegt auf einer inneren Seite des ersten Statorringes 108, die von der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe 102 abgewandt ist.
[0061] Weiterhin weist der Scheibenmotor 100 einen Rotor 116, der aus einer Rotorscheibe 118 und einem Rotorring 120 besteht, auf.
[0062] Die Rotorscheibe 118 ist rundsymmetrisch und senkrecht zur Drehachse 126, mit der sie fest verbunden ist. Die Rotorscheibe 118 hat eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der Rotorscheibe 118 der inneren Oberfläche 106 des ersten Statorringes 108 beabstandet - d.h., es besteht ein Abstand/ein Spalt zwischen ihnen - und drehbar gegenüberliegt.
[0063] Eine zweite Mehrzahl von Permanentmagneten 124 erstreckt sich auf einer Kreisbahn in entsprechenden regelmäßigen Kreissegmenten durch die Rotorscheibe 118 von dessen erster Oberfläche zu dessen zweiter Oberfläche. Die Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete 124 der zweiten Mehrzahl verlaufen jeweils parallel zur Drehachse 126. Benachbarte Permanentmagnete 124 haben jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen, wobei die zweite Mehrzahl (Permanentmagnete) größer als die erste Mehrzahl (Elektromagnete) ist.
[0064] Der ersten Rotorring 120 ist an einer äußeren Peripherie der Rotorscheibe 118 angeordnet und erstreckt sich von der Rotorscheibe 118 über den ersten Statorring 108 in Richtung der inneren Oberfläche 106 der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe 102 ohne diese zu berühren, sodass ein Spalt dazwischen entsteht.
[0065] Eine dritte Mehrzahl von regelmäßig und rundherum auf einer Innenseite des ersten Rotorringes 120 angeordneten Permanentmagneten 122 ist zahlenmäßig gleich groß wie die zweite Mehrzahl, also der Anzahl der Magnete in der Rotorscheibe 118. Damit liegt in jedem gedachten Sektor des Rotors ein Permanentmagnet 124, dessen Nord-Süd-Ausrichtung parallel zur Drehachse 126 verläuft sowie ein zweiter Permanentmagnet 122, dessen Nord-Süd- Ausrichtungen jeweils senkrecht zur Drehachse 134 verläuft. Benachbarte Permanentmagnete 122 der dritten Mehrzahl weisen jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen auf. Diejenigen Permanentmagnete 122, 124 der zweiten und der dritten Mehrzahl, die sich in einem gedachten Kreissegment befinden, haben jeweils zueinander komplementäre Orientierungen, die in Richtung des Statorringes 108 (einmal zu dessen Oberfläche und einmal zu dessen Peripherie) zeigen. Nur für einen Teil der Permanentmagnete ist die jeweilige S- und N-Orientierung dargestellt.
[0066] Zwischen den zur äußeren Peripherie des Statorringes 108 weisenden jeweiligen Pole der Elektromagnete 112 und der dritten Mehrzahl der Permanentmagnete 122 auf der Innenseite des ersten Rotorringes 120 befindet sich ein erster Spalt, und zwischen den in Richtung der inneren Oberfläche des Statorringes 108 weisenden Pole der Permanentmagnete 124 der zweiten Mehrzahl der Permanentmagnete, die einer Ebene von Polen der Elektromagnete 112 gegenüberliegt, befindet sich ein zweiter Spalt, sodass der Rotor 116 zusammen mit der Drehachse 126 frei gegenüber dem Statorring 108 und der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe 102 drehbar ist.
[0067] Durch den Gehäusering 130, der den Rotor 116 umgibt ohne ihn zu berühren, ist der Statorring 108 genauso wie der rotierende Rotor 116 gegenüber Umwelteinflüssen - also das komplette Innere des Scheibenmotors 100 geschützt. Dazu kann die äußere erste Gehäusescheibe 102 und eine zweite äußere Gehäusescheibe (hier nicht dargestellt, aber auf der linken Seite der Figur gedanklich ergänzt) mit dem Gehäusering 130 fest verbunden werden (zum Beispiel verschraubt). An dem Gehäusering 130 erkennt man außerdem äußere Kühlrippen, die vorteilhafterweise für eine Wärmeabfuhr sorgen können. Das Grundprinzip des Scheibenmotors 100 ist allerdings auch ohne diese Kühlrippen funktionsfähig.
[0068] Die Drehung des Rotors 116 gegenüber dem Statorring 108 ist auch elegant möglich, weil die vertikalen und horizontalen Magnetströme den Rotor 116 zentrieren und stabilisieren. Ein vorteilhafter ruhiger und stabiler Lauf ist die Folge.
[0069] Zusätzlich erkennt man elektrische Anschlüsse 132, welche isoliert durch die erste Statorscheibe 102 verlaufen und durch das Innere des Statorringes 108 elektrisch und selektiv mit den Spulen der Elektromagnete 112 verbunden sind. Weiterhin erstreckt sich von der äußeren Oberfläche der ersten Gehäusescheibe 102 eine beispielhafte Halterung 134, die mit einem fixen sich nicht drehenden Befestigungspunkt verbunden werden kann, sodass der Stator 108 sich nicht dreht. Bei dem Befestigungspunkt kann es sich im Falle des Scheibenmotors als Felgenmotors um eine entsprechende Halterung zum Beispiel am Bremssattel, an einer Achsaufhängung oder am Chassis handeln.
[0070] Fig. 2 zeigt eine perspektivische Detailansicht 200 eines Schnittes durch den Statorring
108. Man erkennt eindeutig den gekrümmten Kern 202 des Elektromagneten 112, der sich im Inneren des Statorringes 108 befindet. Der Elektromagnet 112 weist in dieser Darstellung zwei Enden auf, deren Oberflächen in einem Winkel von 90° zueinander liegen. Wenn Strom durch die Spule 204 des Elektromagneten fließt, weist also der eine Pol 206 (z.B. „Süd“) des Elektromagneten 112 zur äußeren Peripherie des Statorringes 108, während der andere Pol 208 (z.B. „Nord“) in das Innere des Scheibenmotors bzw. in Richtung des Rotors orientiert ist. Bei einer Umkehrung der Stromflussrichtung sind die N-S-Ausrichtungen der Pole vertauscht. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die Aussparung 210 im Statorring 108 exemplarisch für unterschiedliche Ausgestaltungen des Rotorringes stehen. Wichtig ist allerdings, dass sich die Achse, die sich durch die Mitte des Rotorringes 108 erstreckt, drehbar gegenüber diesem gelagert ist.
[0071] Fig. 3 stellt den Rotor 116 bestehend aus der Drehachse 126, der Rotorscheibe 118 und dem Rotorring 120 sowie den Statorring 108 nochmals aus einer anderen Perspektive dar. Insbesondere erlaubt diese Darstellung einen Blick auf die innere Oberfläche des Statorringes 108 und dem zweiten Pol, der wegen seines gekrümmten Radius in Richtung der Rotorscheibe 118 orientiert ist. An dieser Darstellung wird auch klar, wie der Elektromagnet 112, von dem man nur die äußeren Pole sieht, innerhalb des Statorringes 108 eingebettet sind. Die sichtbaren Enden des Ankers der Mehrzahl der Elektromagnete 112 sind in Achsrichtung rund dargestellt, während sie zur Peripherie hin eckig dargestellt sind. Dies dient nur dazu aufzuzeigen, dass mehrere Möglichkeiten der Gestaltung bestehen. Beispielsweise könnten die Pole jeweils eckig sein, trapezförmig oder auch dreieckig oder oval, sie könnten jeweils geometrisch identisch geformte Pole aufweisen oder - wie hier dargestellt - können die beiden Pole eines Elektromagneten der Mehrzahl unterschiedliche geometrische Formen haben.
[0072] Außerdem ist noch die zweite Gehäusescheibe 302 auf der linken Seite des Gehäuseringes 130 sichtbar. Auf diese Weise lässt sich das Innere des Scheibenmotors 100 komplett verschließen. Das Gehäuse besteht dann aus der ersten oder rechten Gehäusescheibe 102, dem Gehäusering 130 und der zweiten oder linken Gehäusescheibe 302. Die Drehachse 126 kann sich gelagert durch beide Gehäusescheiben 102, 302 erstrecken.
[0073] Fig. 4 stellt eine Erweiterung der Grundidee des bisher vorgestellten Konzeptes dar. Diese Erweiterung weist neben den bisher bereits beschriebenen Elementen des Scheibenmotors 100 zusätzlich einen zweiten Statorring 402 auf, der prinzipiell den gleichen Aufbau hat wie der erste Statorring 108. Er ist an der zweiten Gehäusescheibe 302 befestigt und weist auch eine Mehrzahl von Elektromagneten 404 auf, die auch jeweils einen gekrümmten Kern haben. Die beiden Pole der Elektromagnete erkennt man auf der äußeren Peripherie des zweiten Statorringes 402 sowie auf der Seite des Statorringes 402, der in Richtung des Rotors gerichtet ist. Für die Form der Pole dieser Elektromagneten 404 gilt genau das gleiche wie für die Pole der Elektromagnete des ersten Statorringes (hier nicht sichtbar, da er hinter der Gehäusescheibe 102 verborgen ist).
[0074] Im Gegensatz zu dem vorangehend beschriebenen Scheibenmotors 100 unterscheidet er sich neben dem zweiten Stator 402 auch durch einen erweiterten Rotor 408. Der Teil 410 des Rotors 408, der in der Figur 4 sichtbar ist, entspricht exakt der Version des Rotors 116 der vorangegangenen beschriebenen Figuren. Der (linke) Teil 412 des Rotors 408 hingegen ist zusätzlich vorhanden und baugleich mit dem Rotorring 120 der vorangegangenen Figuren. Folglich gibt es auf der Innenseite des Rotorri nges/Rotortei Is 412 auch eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die der Anzahl der Permanentmagnete des Rotorringteiles 410 entspricht. Allerdings sind die sich abwechselnden Nord-/Südpole in dem Teil 412 des Rotors 408 jeweils um ein Segment verschoben, sodass in dem jeweiligen Kreisabschnitt, in dem die beiden Permanentmagnete des gesamten Rotorringes liegen, jeweils einer eine Südausrichtung in Richtung gedachter Drehachse 128 hat und der daneben liegende Permanentmagnet eine Nordausrichtung in Richtung der gedachten Mittelinie 128 der Drehachse 126 aufweist.
[0075] Ein sich ergebender Vorteil aus dem so konstruierten Rotor 404 ist, dass die Permanentmagnete, die sich durch die Rotorscheibe 120 von der einen Oberfläche auf die andere Oberfläche erstrecken, sowohl für den ersten Teil 410 des Rotorringes im Zusammenspiel mit den Elektromagneten des ersten Stators wirksam sind, als auch für den zweiten Teil 412 des Rotors 408.
[0076] Wenn das Gehäuse des Scheibenmotors 400 nun geschlossen wird, befindet sich der erste Stator 108, der zweite Stator 402 sowie der Rotor 408 mit seinen beiden Hälften 410 und 412 innerhalb. Die nach außen sichtbaren Teile bestehen nur noch aus der Gehäusescheibe 102, der Gehäusescheibe 302, und dem Gehäusering 130. Der innerhalb des Gehäuses frei drehbare Rotor 408 kann durch Drehlager (z.B. Kugellager oder Walzlager mit Dichtungen) stabil zwischen den Gehäusescheiben 102, 302 gehalten werden, sodass keine Verschmutzung in den Scheibenmotor 400 eindringen kann.
[0077] Fig. 5 zeigt nochmals eine Draufsicht auf den Rotor 116. Die zweite Hälfte 412 des Rotors 408 des doppelseitigen Scheibenmotors 400 würde quasi identisch aussehen. Nur die jeweiligen Nord-Süd Ausrichtungen wären jeweils um ein Segment verschoben, welches die Breite eines Magnetpaares hätte, von denen einer in der Rotorscheibe 118 liegen würde während der andere des Paares auf der Innenseite des Rotorringes 120 liegen würde. Im Bereich 502 sind exemplarisch nochmals die Positionierung und die Orientierungen der Permanentmagnete dargestellt. [0078] Fig. 6 stellt den Scheibenmotor 100 gegenüber der Darstellung von Fig. 4 um ca. 90° gedreht dar. Man erkennt klar die Gehäusescheibe 102, den Stator 108, den Rotor 116, den Gehäusering 130 sowie die zweite Gehäusescheibe 302. Klar erkennbar ist hier, dass der Rotor 116, bestehend aus der Rotorscheibe 118 und dem Rotorring 120, auf der sichtbaren Seite keine erkennbaren Permanentmagnete aufweist. Dies liegt daran, dass die Permanentmagnete des Rotors 116 nicht zwingendermaßen durch die Rotorscheibe 116 geführt werden müssen, sodass sie auch von der nun sichtbaren Seite erkennbar sind. In diesem Falle wären die Permanentmagnete 124 nur in die nicht sichtbare Seite der Rotorscheibe 118 eingelassen oder anderweitig befestigt (nicht dargestellt, vgl. Fig. 1). Beide Konstruktionsvarianten sind möglich.
[0079] Fig. 7 stellt nun auf der rechten Seite eine Draufsicht auf die erste Felgenscheibe 102 des kompletten einseitigen Scheibenmotors 100 (vgl. Fig. 1) dar. Auf der Außenseite sind hier beispielhaft auch Kühlrippen dargestellt, die für eine größere Oberfläche des Gehäuses sorgen können, um der im Inneren durch die Stromflüsse in den Elektromagneten erzeugten Wärmeentwicklung entgegenzuwirken.
[0080] Auf der linken Seite der Figur ist eine Schnittzeichnung 702 durch den gesamten einseitigen Scheibenmotor 100 entlang der Schnittebene A dargestellt. Man erkennt die beiden äußeren Gehäusescheiben 102 und 302 sowie den Gehäusering 130 wie auch den Schnitt durch den ersten Stator 108 mit einem der gekrümmten Elektromagnete 112 sowie die in dieser Stellung direkt gegenüberliegenden Permanentmagnete 122, 124. Gut erkennbar ist auch der Schnitt durch den Rotorring 120 und die Rotorscheibe 118. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass in dieser Darstellung die elektrischen Anschlüsse 132 und das Befestigungselement 134 im Vergleich zu Fig. 1 nach links weisen. Gut sichtbar ist auch die Leitungsführung 702 durch das Innere des Stator Ringes 108, mit dem die elektrischen Signale von den elektrischen Anschlüssen 132 direkt zu den Elektromagneten 112 transportiert werden.
[0081] Fig. 8 zeigt wiederum einen Querschnitt durch den Doppelrotor 802 gemäß der Darstellung von Fig.4 entlang der Ebene A aus der Seitenansicht des Scheibenmotors 400. Sowohl der Teil 410 des Rotors 408 wie auch der Teil 412 des Rotors 408 ist gut erkennbar. Jetzt wird auch die Lage der Permanentmagnete 122, die sich jeweils durch die Rotorscheibe von der einen bis zur anderen Oberfläche erstrecken, sichtbar.
[0082] Deutlich erkennbar ist nun die doppelte Ausführung der Elektromagnete 112 des ersten Stators 116 und des zweiten Stators 402. Außerdem ist die Lage der Permanentmagnete 122, die sich in der Rotorscheibe 118 befinden klar. Fig. 8 zeigt zwar die Rotorscheibe 118 in doppelter Ausführung. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Es kann auch nur eine einfache Rotorscheibe einer einfachen Dicke vorgesehen sein. Fertigungstechnisch würde sich aber die Konstruktion wie dargestellt mit zwei Rotorscheiben 118 anbieten, da in diesem Fall die gleichen Rotorscheiben verwendet werden können, egal ob es sich um einen einseitigen oder einen doppelseitigen Scheibenmotor handeln würde. Dies könnte Fertigungskosten reduzieren, da nur eine Art von Rotoren 116 erforderlich wäre. Allerdings könnte eine Verwendung nur einer Rotorscheibe 118 das spezifische Leistungsgewicht des Scheibenmotors reduzieren.
[0083] Fig. 9 zeigt eine perspektivische Detailansicht 900 (Teilexplosionszeichnung) einer Ausführung des Scheibenmotors als Innenläufer. In dieser Darstellung, gibt es bereits bekannte Elemente, insbesondere die äußere (rechte) Gehäusescheibe 102 und die zweite (linke) Gehäusescheibe 302. Außerdem erkennt man den Statorring 902. Dieser ist nun allerdings nicht mehr nahe der Achse 126 positioniert sondern in einem äußeren Bereich der Gehäusescheibe 102. Außerdem erkennt man Pole 904 und 906 der in dem Statorring 902 liegenden Elektromagnete (nicht dargestellt). Die Einbettung der Elektromagnete und deren Anschlüsse geschehen analog zum Außenläufer, wie in den vorangegangenen Figuren beschrieben. Auch hier weist jeweils ein Pol 904 der Elektromagnete in Richtung des Rotors 910. Dieser besteht aus der bekannten Rotorscheibe 118, einem Rotorringen 908 und der bereits bekannten Achse 126. Und auch hier weist die Rotorscheibe in diese eingelassene Permanentmagnete 912 auf, deren Orientierungen sich jeweils abwechseln. Außerdem sind auf der Außenseite des Rotorringes 908 - entsprechend der Orientierung des Außenläufers (vgl. Fig. 1 bis Fig. 8) - Permanentmagnete 914 angeordnet. Der Rotor 910 ist auch in diesem Fall frei drehbar zwischen dem Statorring 902 und der Gehäusescheibe 302 drehbar gelagert.
[0084] Fig. 10 zeigt eine die Innenläuferversion des Scheibenmotors von Fig. 9 mit einem Gehäusering 130. Dieser Gehäusering 130 ist bereits aus den vorangegangenen Darstellungen der Außenläuferversion des Scheibenmotors 1000 bekannt. Dadurch, dass das Innere des Scheibenmotors 1000 sich hermetisch gegenüber der Außenwelt durch ein (beispielsweise) Verschrauben des zweiten Gehäusedeckels 302, des Gehäuseringes 130 und der Gehäusescheibe 102 zusammen mit dem Statorringe 902 und dem innenliegenden Rotor abschließen lässt, ist auch diese Version des Scheibenmotors auf Dauer gegen Schmutz und andere Umwelteinflüsse geschützt. Im Allgemeinen ist zu erwarten, dass die Version des Innerläufers des Scheibenmotors eine noch höhere Laufruhe aufweist, da die beweglichen Massen - d.h. der Rotor - dichter an der Achse liegen und gewichtsmäßig weniger zum Gesamtgewicht des Scheibenmotors beitragen.
[0085] Selbstverständlich lässt sich diese Form des Scheibenmotors auch mit einem zweiten Statorring, der analog zum ersten Statorring 902 an der zweiten Gehäusescheibe 302 befestigt ist und mit einer teilweise doppelten Ausführung des Rotors in Richtung des zweiten Stator Ringes 902 (spiegelbildlich zur in den Fign. 9 und 10 dargestellten Version), ausrüsten. Damit würde sich auch das Drehmoment dieses Scheibenmotors gegenüber der Verion mit nur einem Rotorring verdoppeln, ohne dass das Gewicht des Scheibenmotors sich auch verdoppeln müsste. Beispielsweise kann auch hier nur eine Rotorscheibe 118 genutzt werden, deren Magnete sowohl auf der eine Seite des Rotors wie auch auf der anderen Seite des Rotors wirken, da sich die Permanentmagnete 912 durch die Rotorscheibe erstrecken.
[0086] Ergänzend sei noch erwähnt, dass sowohl die Version der Scheibenmotors als Außenläufer wie auch als Innenläufer geeignet ist, bestehende Fahrzeuge, die bereits eine andere Antriebsart verwenden - beispielsweise ein Verbrennungsmotor - mit den vorgestellten Scheibenmotoren zusätzlich auszurüsten. Auf diese Weise lassen sich elegant nachträglich aus Verbrennungsmotorfahrzeugen Hybridfahrzeuge herstellen. Ein entsprechendes Verfahren zur Umrüstung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu einem Hybridfahrzeug würde also beispielsweise folgende Schritte aufweisen: (i) Montage des Scheibenmotors an eine Achse eines Rades des Fahrzeugs - vorteilhafter Weise innerhalb einer Felge eines Rades des Fahrzeuges - (ii) Verbinden des Befestigungselementes 134 mit einem Element am Chassis (oder Achsaufhängung oder Bremssattel) des Fahrzeugs und (iii) Verbinden der elektrischen Anschlüsse 132 mit einer geeigneten Steuerungselektronik. Auf diese Weise lassen sich zwei oder vier Achsen eines Fahrzeuges elegant und mit sehr begrenztem Aufwand zusätzlich mit Elektroantrieben ausrüsten.
[0087] Zusammenfassend kann man sagen, dass ein elektrischer Scheibenmotor vorgestellt wird, bei dem das Innere gegenüber Umwelteinflüssen gekapselt ist und die Elektromagnete eine besondere Form - insbesondere viertelkreisförmig - aufweisen, wodurch eine erhöhtes Drehmoment und ein geringes Leistungsgewicht erreicht werden kann. Damit sind diese Scheibenmotoren für einen Einbau an Rädern oder in Felgen eines Fahrzeugs gut geeignet, ohne hierauf beschränkt zu sein. Dies gilt sowohl für die Version des Außenläufers wie auch die Version des Innenläufers des Scheibenmotors.
Bezuqszeichenliste:
100 Felgenmotor (einseitig
102 Gehäusescheibe
104 äußere Oberfläche der Gehäusescheibe
106 innere Oberfläche der Gehäusescheibe
108 Statorring, Stator
112 erste Mehrzahl von Elektromagneten
114 innere Oberfläche des Stator Ringes
116 Rotor
118 Rotorscheibe
120 Rotorring
122 Permanentmagnete
124 Permanentmagnete
126 Drehachse
128 Mittellinie der Drehachse
130 Gehäusering
132 elektrische Anschlüsse
134 Befestigungselement
200 Detailansicht
202 Anker oder Kern
204 Wicklung
206 zur Peripherie des Rotorringes weisen der Pol des Elektromagneten
208 zweiter Pol des Elektromagneten
210 Aussparung im Statorring
300 anderer Ansicht des Felgenmotors
302 zweite Gehäusescheibe
400 zweiseitiger Felgenmotor
402 zweiter Statorring
404 Elektromagnete
408 doppelter Rotor
410 erster Teil des Rotors 408
412 zweiter Teil des Rotors 408
500 Seitenansicht des Rotors
502 exemplarische Lage der Permanentmagnete
600 andere perspektivische Darstellung des einseitigen Felgenmotors
700 Seitenansicht des Gehäuses
702 Schnittansicht durch den einseitigen Felgenmotor 800 Seitenansicht des Gehäuses
802 Schnittansicht durch den doppelten Rotor
900 Innenläuferschiebenmotor
902 Innenläuferschiebenmotor mit Rotorgehäusering
904 Pol eines Elektromagneten
906 anderer Pol des Elektromagneten
908 Rotorring des Innenläufers
910 Rotor des Innenläufers
912 Permanentmagnete der Rotorscheibe
914 Permanentmagnet auf dem Rotorring
1000 Scheibenmotor

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Ein elektrischer Scheibenmotor (100), aufweisend
- eine Drehachse (126),
- eine erste kreisförmige Gehäusescheibe (102), deren äußere Oberfläche (104) und deren innere Oberfläche (106) senkrecht zu einer Richtung der Drehachse (126, 128) ausgerichtet ist, und wobei die Drehachse (126) drehbar gegenüber der kreisförmigen ersten Gehäusescheibe (102) gelagert ist und mittig durch diese verläuft,
- einen ersten Statorring (108), der symmetrisch zur Drehachse (126) auf der inneren Oberfläche (106) der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) angeordnet ist,
- eine erste Mehrzahl von separaten Elektromagneten (112) in einem Inneren des ersten Statorringes (108), wobei die Elektromagnete (112) jeweils einen separaten gekrümmten Kern (202) aufweisen, wobei eine jeweilige virtuelle Ebene einer Krümmung des jeweiligen separaten gekrümmten Kerns durch die Drehachse (126) verläuft, und wobei ein erster Pol (206) eines jeweiligen der Elektromagnete (112) in Richtung einer äußeren umlaufenden Peripherie des ersten Statorringes (108) weist, und ein entsprechender zweiter Pol (208) des jeweiligen der Elektromagnete (112) in Richtung einer inneren Oberfläche (114) des ersten Statorringes (108) gerichtet ist, wobei die innere Oberfläche (114) des ersten Statorringes (108) parallel zur inneren Oberfläche (106) der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) liegt und sich auf einer Seite des ersten Statorringes (108) befindet, die von der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) abgewandt ist,
- einen Rotor (116) aufweisend
- eine Rotorscheibe (118), die symmetrisch zur und fest mit der Drehachse (126) verbunden ist, wobei die Rotorscheibe (118) eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche der Rotorscheibe (118) der inneren Oberfläche (106) des ersten Statorringes (108) beabstandet und drehbar gegenüberliegt, wobei sich eine zweite Mehrzahl von Permanentmagneten (124) auf einer Kreisbahn in entsprechenden regelmäßigen Kreissegmenten durch die Rotorscheibe (118) von dessen erster Oberfläche zu dessen zweiter Oberfläche erstrecken, wobei Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete (124) der zweiten Mehrzahl jeweils parallel zur Drehachse (126) verlaufen und jeweils benachbarte der Permanentmagnete (124) um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen aufweisen, wobei die zweite Mehrzahl größer als die erste Mehrzahl ist,
- einen ersten Rotorring (120), der an einer äußeren Peripherie der Rotorscheibe (118) angeordnet ist, und der sich von der Rotorscheibe (118) über den ersten Statorring (108) in Richtung der inneren Oberfläche (106) der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) erstreckt ohne diese zu berühren,
- eine dritte Mehrzahl von regelmäßig auf einer Innenseite des ersten Rotorringes (120) angeordneten Permanentmagneten (122), wobei die dritte Mehrzahl zahlenmäßig gleich der zweiten Mehrzahl ist, wobei Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete (122) der dritten Mehrzahl jeweils senkrecht zur Drehachse (126) verlaufen und benachbarte der Permanentmagnete (122) der dritten Mehrzahl jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen aufweisen, und wobei jeweils unterschiedliche Pole der entsprechenden Permanentmagnete (122, 124) der zweiten Mehrzahl und der dritten Mehrzahl im jeweiligen gleichen Kreissegment in einem Winkel zueinander liegen, der dem Winkel zwischen der äußeren umlaufenden Peripherie des ersten Statorringes (102) und der inneren Oberfläche (106) des ersten Statorringes (108) entspricht, wobei sich zwischen den zur äußeren Peripherie des Statorringes (108) weisenden jeweiligen Pole der Elektromagnete (112) und der dritten Mehrzahl der Permanentmagnete (122) auf der Innenseite des ersten Rotorringes (118) ein erster Spalt befindet, und wobei sich zwischen den in Richtung der inneren Oberfläche des Statorringes weisenden Pole der Permanentmagnete (124) der zweiten Mehrzahl der Permanentmagnete, die einer Ebene von Polen der Elektromagnete (122) gegenüberliegt, ein zweiter Spalt befindet, sodass der Rotor (116) frei gegenüber dem Statorring (108) und der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) drehbar ist. Der Scheibenmotor (100) entsprechend Anspruch 1 , zusätzlich aufweisend
- eine zweite kreisförmige Gehäusescheibe (302), deren äußere Oberfläche und deren innere Oberfläche senkrecht zu der Richtung der Drehachse (126) ausgerichtet ist, und wobei die Drehachse (126) drehbar gegenüber der kreisförmigen zweiten Gehäusescheibe (302) gelagert ist und mittig durch diese verläuft, und
- einen Gehäusering (130), der konzentrisch um die Drehachse (126) liegt und in einem größeren Durchmesser als der des Rotors (116) die erste kreisförmige Gehäusescheibe (102) und die zweite kreisförmige Gehäusescheibe (302) miteinander verbindet, sodass der erste Statorring (108) und der Rotor (116) sich in einem Innenraum zwischen der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102), der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe (302) und dem Gehäusering (130) befinden. Der Scheibenmotor (100) entsprechend Anspruch 1 oder 2, zusätzlich aufweisend
- einen zweiten Statorring (402) mit separaten Elektromagneten (404) entsprechend der ersten Menge in einem Inneren des zweiten Statorringes (402), wobei der zweite Statorring (402) im Aufbau dem ersten Statorring (108) entspricht, wobei der zweite Statorring (402) spiegelbildlich zum ersten Statorring (108) an einer Innenseite der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe (302) angeordnet ist, und
- einen zweiten Rotorring (412), der an der äußeren Peripherie der Rotorscheibe (118) angeordnet ist, und der sich von der Rotorscheibe (118) über den zweiten Statorring (402) in Richtung der inneren Oberfläche der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe (302) erstreckt, ohne diese zu berühren,
- eine vierte Mehrzahl von regelmäßig auf einer Innenseite des zweiten Rotorringes (412) angeordneten Permanentmagnete (804), wobei die vierte Mehrzahl zahlenmäßig gleich der zweiten Mehrzahl ist, wobei Nord-Süd-Ausrichtungen der Permanentmagnete (804) der vierten Mehrzahl jeweils senkrecht zur Drehachse 126 verlaufen und benachbarte der Permanentmagnete (804) der vierten Mehrzahl jeweils um 180° zueinander gedrehte Nord-Süd-Ausrichtungen aufweisen, und wobei jeweils unterschiedliche Pole der entsprechenden Permanentmagnete (804) der vierten Mehrzahl und der zweiten Mehrzahl (122) im jeweiligen gleichen Kreissegment in einem Winkel zueinander liegen, der dem Winkel zwischen der äußeren umlaufenden Peripherie des zweiten Statorringes (402) und der inneren Oberfläche des zweiten Statorringes (412) entspricht, wobei sich zwischen den zur äußeren Peripherie des zweiten Statorringes (402) weisenden jeweiligen Pole der Elektromagnete (404) und der vierten Mehrzahl der Permanentmagnete (804) auf der Innenseite des zweiten Rotorringes (412) ein dritter Spalt befindet, und wobei sich zwischen den in Richtung der inneren Oberfläche des zweiten Statorringes (402) weisenden Pole der Permanentmagnete (124) der zweiten Mehrzahl der Permanentmagnete, die einer Ebene von Polen der Elektromagnete (404) gegenüberliegt, ein vierter Spalt befindet, sodass der Rotor (408) frei gegenüber dem ersten Statorring (108), dem zweiten Statorring (402), der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe (302) und dem Gehäusering (130) drehbar ist. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Mehrzahl sich zur zweiten Mehrzahl wie 3 zu 4 verhält. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste kreisförmige Gehäusescheibe (102) auf ihrer äußeren Seite elektrische Anschlüsse (132) aufweist, die isoliert durch die erste kreisförmige Gehäusescheibe (102) geführt sind, sodass die elektrischen Anschlüsse (132) elektrisch über innerhalb des ersten Statorringes (102) verlaufende elektrische Verbindungen (702) mit jeweils ausgewählten Spulen (204) der Elektromagnete (112) innerhalb des ersten Statorringes (108) verbunden sind, sodass jeweils jeder dritte der Elektromagnete (112) innerhalb des ersten Statorringes (108) gleichzeitig aktivierbar ist. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, zusätzlich aufweisend
- selektive elektrische Verbindungen von den elektrischen Anschlüssen (132) zu Spulen (204) der Elektromagnete (404) des zweiten Statorringes (402). Der Scheibenmotor (100) gemäß Anspruch 6, bei dem die selektiven elektrischen Verbindungen jeweils isoliert innerhalb eines Volumens des Gehäuseringes (130) und/oder innerhalb eines Volumens der zweiten kreisförmigen Gehäusescheibe (302) und/oder innerhalb eines Volumens des zweiten Statorringes (402) verlaufen. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Statorring (108) und/oder der zweite Statorring (402) aus Aluminium, Stahl oder Carbon-Material besteht, in die die Spulen (204) der jeweiligen Elektromagnete (112, 404) und isolierte elektrische Verbindungen (702) einbettbar sind. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich aufweisend
- ein Befestigungselement (134), welches sich weg von der äußeren Oberfläche (104) der ersten kreisförmigen Gehäusescheibe (102) erstreckt, und wobei das Befestigungselement (134) geeignet ist, mit einem Element eines Fahrzeugs fest oder wieder lösbar verbunden zu werden. Der Scheibenmotor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei jeweilige Kerne (202) und/oder Spulen (204) der jeweiligen Elektromagnete (112) sich nicht gegenüber den Oberflächen, an die sie angrenzen, erheben.
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EP2283560B1 (de) * 2008-05-02 2011-09-21 TVS Motor Company Limited Elektromechanische maschine
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