DE102007033838A1

DE102007033838A1 - Außenläufer-Elektromotor, Kraftfahrzeug mit Außenläufer-Elektromotor und Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007033838A1
Application number: DE200710033838
Authority: DE
Inventors: Rudolf Höbel; Robert Haas; Michael Hörmann
Original assignee: Clean Mobile AG
Current assignee: TQ-SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Elektromotor (25) für ein Kraftfahrzeug weist einen Stator (1) mit vorbestimmten Bereichen (4) für eine Verbindung mit einem Fahrzeugrahmen auf, wobei die Verbindung des Stators (1) mit dem Fahrzeugrahmen beispielsweise durch Verschweißen oder durch Verschrauben erfolgen kann. Der erfindungsgemäße Elektromotor (25) weist ferner einen Rotor (13) mit vorbestimmten Bereichen für die Aufnahme eines Antriebsmittels auf, wobei der Rotor (13) auf einer Antriebswelle (17) angeordnet ist, die im Stator (1) drehbar gelagert ist. Der Elektromotor (25) ist als Außenläufermotor ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenläufer-Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Fahrrad mit Elektroantrieb. Sie betrifft weiter ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Außenläufer-Elektromotor und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrzeugs.
Fahrräder mit einem Elektromotor als Hilfsantrieb weisen üblicherweise ein erstes Antriebsmittel wie eine Kette auf, die das durch den Fahrer über Pedalen bereitgestellte Drehmoment von einem vorderen Kettenrad auf ein hinteres Kettenrad und damit auf die Räder überträgt, und ein zweites Antriebsmittel, das das durch den Elektromotor bereitgestellte Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs überträgt.
Aus der DE 195 22 419 A1 ist ein Fahrrad mit einem als bürstenloser Scheibenläufermotor ausgebildeten Elektromotor bekannt, dessen vorderes Kettenrad als Permanentmagnet ausgebildet ist und den Rotor eines Elektromotors bildet. Im Bereich des Tretlagers ist eine Statorscheibe mit Wicklungen eingeklemmt, die auf den Permanentmagneten wirkt.
Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass zur Abstützung des Drehmoments gegen den Fahrzeugrahmen für einen robusten Betrieb des Fahrzeugs Abstützstifte vorgesehen sein müssen. Ferner ist das Kettenrad durch die Ausführung als Permanentmagnet teuer und schwer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein besonders leichtes und kompaktes Fahrzeug mit Elektromotorantrieb anzugeben, das gleichzeitig einen möglichst einfachen und robusten Aufbau aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein erfindungsgemäßer Elektromotor für ein Kraftfahrzeug weist einen Stator mit vorbestimmten Bereichen für eine Verbindung mit einem Fahrzeugrahmen auf, wobei die Verbindung des Stators mit dem Fahrzeugrahmen beispielsweise durch Verschweißen oder durch Verschrauben erfolgen kann und die zur Verbindung vorgesehenen Bereiche entsprechend geeignet ausgebildet sind. Der erfindungsgemäße Elektromotor weist ferner einen Rotor mit vorbestimmten Bereichen für die Aufnahme eines Antriebsmittels auf, wobei der Rotor auf einer Antriebswelle angeordnet ist, die im Stator drehbar gelagert ist. Der Elektromotor ist als Außenläufermotor ausgebildet.
Der Außenläufermotor weist einen radialen Aufbau aus einer zentralen Welle, die in einer Lageraufnahme des Stators gelagert ist. An die Lageraufnahme schließen sich in radialer Richtung die Elektromagneten des Stators an, die ferromagnetische Joche mit Wicklungen aufweisen, wobei die Wicklungen derart angeordnet sind, dass ihre Längsachse radial ausgerichtet ist und sie somit ein ebenfalls radial ausgerichtetes Magnetfeld erzeugen. An die Jochabschlüsse der Joche wiederum schließen sich in radialer Richtung eine Vielzahl von Permanentmagneten des Rotors an, die auf der Innenseite eines den Stator umgebenden Rings angeordnet sind und die den Jochabschlüssen gegenüberliegen.
Der erfindungsgemäße Elektromotor weist den Vorteil auf, dass er im Bereich des Tretlagers in den Rahmen fest integrierbar ist und somit als integraler Bestandteil des Fahrzeugrahmens ausgebildet sein kann und somit robust und besonders stabil ist. Beispielsweise kann der Stator mit Rahmenrohren des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads, verschraubt oder verschweißt sein. Eine separate Abstützung des Drehmoments ist somit nicht erforderlich.
Ferner weist der erfindungsgemäße Elektromotor den Vorteil auf, dass er verhältnismäßig platzsparend und kompakt ausgeführt sein kann aufgrund der günstigen Geometrie des Elektromotors, die eine Vielzahl kleiner Permanentmagnete anstelle einer massiven Scheibe vorsieht. Außenläufermotoren weisen ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment auf, das sich in der vorliegenden Anwendung vorteilhaft auf die Laufruhe des Fahrzeugs auswirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor als elektronisch kommutierter Gleichstrom-Außenläufermotor ausgebildet. Energiespeicher wie Akkumulatoren zum Betreiben des Elektromotors können im Bereich des Hinterrades oder hinter einem Sitz des Fahrers vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform ist der Elektromotor bürstenlos ausgebildet und der Rotor weist eine Anzahl von Permamentmagneten auf. Bürstenlose Elektromotoren haben den Vorteil, dass sie eine höhere Lebensdauer und eine höhere Effizienz aufweisen als solche mit einem Bürstensystem. Durch die Vermeidung des sogenannten Bürstenfeuers wird eine Reduktion hochfrequenter elektromagnetischer Störungen erreicht.
Die Bereiche zur Aufnahme eines Antriebsmittels sind beispielsweise als Ritzelkranz oder als Zahnriemenscheibe ausgebildet. Vorzugsweise sind die Bereiche zur Aufnahme des Antriebsmittels am Rotor angeschraubt.
An den Enden der Antriebswelle sind vorzugsweise Kurbeln mit Pedalen befestigbar. Der Elektromotor ist somit in das Tretlager des Fahrrads integrierbar beziehungsweise Teile des Elektromotors bilden das Tretlager und der Elektromotor und die durch die Kraft des Fahrers bewegten Pedalen greifen an derselben Welle an. Dadurch ist der erfindungsgemäße Elektromotor besonders einfach und kompakt aufgebaut.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebswelle in einem Übergangsbereich zum Rotor eine Freilaufeinrichtung auf. Das hat den Vorteil, dass ein Rollen des Fahrzeugs auch ohne eine gleichzeitige Rotation der Antriebswelle möglich ist, so dass der Fahrer nicht ständig treten muss.
Der Rotor weist in einer Ausführungsform einen Durchmesser D auf mit 250 mm ≤ D ≤ 350 mm. Die Höhe h des Rotors beträgt beispielsweise 30 mm ≤ h ≤ 60 mm. Damit ist der Elektromotor kompakt genug, um im Bereich des Tretlagers zwischen den Fedalkurbeln des Fahrzeugs und damit auch etwa im Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet zu werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Fahrrad mit einem Elektromotor, weist den erfindungsgemäßen Elektromotor auf, wobei der Stator des Elektromotors mit Rahmenrohren des Kraftfahrzeugs verbunden ist und die Antriebswelle durch ein Antriebsmittel mit einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Stator kann an Rahmenrohre des Fahr zeugs angeschweißt oder angeschraubt sein. In jedem Fall ist er stabil mit dem Fahrzeugrahmen verbunden und benötigt somit keine Drehmomentabstützung gegen des Fahrradrahmen.
Auf den Enden der Antriebswelle sind vorzugsweise Kurbeln mit Pedalen befestigt. Somit ist der Elektromotor im Bereich des Tretlagers eines Fahrrads befestigt und ersetzt dieses, wobei der Motor und der Fahrer an der gleichen Antriebswelle angreifen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem als Außenläufermotor ausgebildeten Elektromotor weist folgende Schritte auf: Es wird ein Stator des Elektromotors bereitgestellt mit Wicklungen zur Erzeugung von Magnetfeldern in radialer Richtung, wobei die Wicklungen Anschlüsse für eine Versorgungsspannung aufweisen. Außerdem wird ein Rotor des Elektromotors mit Permanentmagneten bereitgestellt, wobei die Permanentmagnete derart angeordnet werden, dass sie den Wicklungen in Bezug auf eine Antriebswelle in radialer Richtung gegenüberliegen. Die Versorgungsspannung wird derart geschaltet, dass das mittels der stromdurchflossenen Wicklungen erzeugte Magnetfeld eine Anziehungskraft auf die Permanentmagneten des Rotors und damit ein Drehmoment auf den Rotor ausübt.
Zum Schalten der Versorgungsspannung wird vorteilhafterweise ein elektronischer Kommutator verwendet, so dass der Elektromotor bürstenlos ausgeführt werden kann. Die Versorgungsspannung wird beispielsweise durch einen Hallsensor oder durch Auswerten von Induktionsströmen in den Wicklungen getriggert wird. Auf diese Weise ist eine sehr genaue Triggerung der Versorgungsspannung sichergestellt, so dass auch hohe Drehzahlen des Elektromotors möglich sind.
Einer der mehreren der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken beinhaltet, dass die Tragebereiche des Stators, die z. B. als Platte oder als Gitterplatte ausgebildet sein können, einen integralen bzw. selbsttragenden Bestandteil des Fahrzeugrahmens darstellen. Dadurch lässt sich der erfindungsgemäße Elektromotor besonders gut und einfach in ein Fahrzeug integrieren. Anders als im Stand der Technik, wo umständliche zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müssen, fügt sich der erfindungsgemäße Elektromotor in ein Rahmenkonzept ein, wobei vorteilhafterweise in einer besonderen Ausgestaltung die Ausgangswelle des Elektromotors als Tretlagerachse beispielsweise für ein mit Kurbeln angetriebenes Fahrzeug ausgeführt sein kann.
Mit der bestehenden Ausgestaltung können auch Elektromotoren mit wesentlich höherem Wirkungsgrad als im Stand der Technik bereit gestellt werden.
In einem besonderen Fall lassen sich dabei radial am Umfang des Rotors angeordnete Dauermagnete vorsehen, die von den ebenfalls radial vorgesehenen Spulen des Stators mit einer elektromagnetischen Kraft beaufschlagt werden. Radial am Umfang vorgesehene Dauermagnete und entsprechende Joche von Elektromagneten bewähren sich besonders, weil bei diesen die Spaltbreite nur im sehr geringen Ausmaß schwankt, was einen hohen Wirkungsgrad bereit stellt. Bei den im Stand der Technik bekannten Elektromotoren unterliegt die Spaltbreite zwischen Stator und Rotor wesentlich größeren Schwankungen.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Wesentlichen mit Dauermagneten am Rotor und mit elektromagnetischen Spulen am Stator beschrieben. Ebenso ist es möglich, Dauermagnete am Stator vorzusehen und diese mit Elektromagneten am Rotor zu betätigen, was einen höheren Schaltungsaufwand bedeutet. Daneben können auch Elektromagnete sowohl am Stator als auch am Rotor vorgesehen werden, ohne einen weiteren der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Stator eines erfindungsgemäßen Elektromotors für ein Fahrrad gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Rotor eines erfindungsgemäßen Elektromotors;
3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den Rotor eines erfindungsgemäßen Elektromotors;
4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Elektromotor gemäß der ersten Ausführungsform;
5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Stator eines erfindungsgemäßen Elektromotors gemäß einer zweiten und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors;
6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors;
7 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors und
8 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors.
Die 1 bis 4 zeigen schematisch einen Elektromotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Stator 1 des erfindungsgemäßen Außenläufer-Elektromotors, der in 1 schematisch in Draufsicht gezeigt ist, weist eine Platte 2 auf, die in dieser Ausführungsform integraler Bestandteil des Rahmens eines nicht näher dargestellten Fahrrads ist, von dem in der 1 lediglich Abschnitte von drei Rahmenrohren 3 gezeigt sind. Die Platte 2 weist an ihrem äußeren Rand Bereiche 4 auf, die zur Befestigung an den Rahmenrohren 3 vorgesehen sind. Jeder Bereich 4 ist in dieser Ausführungsform als rechteckiger Flanschträger ausgebildet.
Die Platte 2 des Stators 1 weist innen eine Lageraufnahme 8 mit einem Kugellager 12 auf. Das Kugellager 12 umfasst einen Außenring 9, einen Innenring 11 und zwischen dem Außenring 9 und dem Innenring 11 angeordnete Kugeln 10. Der Innenring 11 umschließt eine Öffnung 24, die einen Durchmesser d_i aufweist. Die Öffnung 24 ist zur Aufnahme einer in der 1 nicht gezeigten Antriebswelle vorgesehen. d_i kann zum Beispiel 20 mm betragen.
Die Lageraufnahme 8 des Stators 1 wird von dem Basisring 5 umschlossen, der die Joche 6 des Stators 1 trägt. Die Joche 6 sind jeweils mit Wicklungen 7 versehen, die über hier nur schematisch dargestellte Zuleitungen 23 mit Strom versorgt werden. Die Joche 6 mit den Wicklungen 7 erstrecken sich radial von dem Basisring 5 nach außen und weisen sich radial an die Wicklungen 7 anschließende Jochabschlüsse 34 auf. An die Jochabschlüsse schließt sich ebenfalls in radialer Richtung ein Laufbereich 35 für den in 1 nicht gezeigten Rotor des Elektromotors an.
In der Figur sind lediglich wenige Joche 6 gezeigt. Für ein ruhiges Laufverhalten des Fahrrads und zur Bereitstellung eines hohen Drehmoments ist jedoch eine weitaus größere Zahl von Jochen 6 mit Wicklungen 7 vorgesehen.
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Rotor 13 des erfindungsgemäßen Elektromotors. Der Rotor 13 weist eine Topfform mit einem Boden 14 und einem Rand 15 auf. Der Rotor 13 weist einen Durchmesser D auf mit 250 mm ≤ D ≤ 350 mm.
An der Innenseite 26 des Randes 15 ist eine Vielzahl von Permanentmagneten 16 angeordnet. Die Permanentmagnete 16 sind derart angeordnet, dass ihre Polung in der Richtung des Umfangs des Rotors 13, die durch den Pfeil 36 angedeutet ist, wechselt.
Der Rotor 13 ist in dieser Ausführungsform fest auf der Antriebswelle 17 des Fahrrads angeordnet, er kann auch einstückig mit der Antriebswelle 17 ausgeführt sein. Die Antriebswelle 17 weist einen Durchmesser d_a auf, der beispielsweise 20 mm betragen kann. Die Antriebswelle 17 weist an jedem ihrer Enden Vierkantverbindungen 18 zur Anbringung einer Kurbel 19 für eine Pedale 20 auf. Die Pedalen sind dabei mittels eines Befestigungselements 21 wie einer Schraube an den Kurbeln 19 befestigt.
3 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor 13. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass der Rotor 13 eine Höhe h aufweist, die typischerweise 30 bis 60 mm beträgt.
In dieser Darstellung ist auch erkennbar, dass der Rotor 13 im Bereich seines Bodens 14 einen Ritzelkranz 22 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Kette aufweist. Der Ritzelkranz 22 ist in dieser Ausführungsform mit dem Boden 14 des Rotors 13 verschraubbar. Dazu sind Gewindelöcher 27 vorgesehen.
4 zeigt schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 1, wobei in dieser Darstellung nicht nur der Stator 1, sondern auch der Rotor 13 gezeigt ist. Der Rotor 13 ist derart angeordnet, dass sich die Antriebswelle 17 durch die Öffnung 24 im Innenring 11 des Kugellagers 12 erstreckt und mittels des in dieser Figur lediglich symbolisch dargestellten Kugellagers 12 gelagert ist. Dabei entspricht der Durchmesser d_i des zentralen Lochs 24 im Wesentlichen dem Durchmesser d_a der Antriebswelle 17.
Der mit den Permanentmagneten 16 bestückte Rand 15 des Rotors 13 ist in dem Laufbereich 35 des Stators 1 angeordnet, der sich in radialer Richtung an die Jochabschlüsse 34 des Stators 1 anschließt. Die Permanentmagnete 16 des Rotors 13 liegen den Hochabschlüssen 34 der Joche 6 mit den Wicklungen 7 gegenüber.
Zur Montage des erfindungsgemäßen Elektromotors wird folgendermaßen vorgegangen: Die Platte 2 des Stators 1 wird in den dazu vorgesehenen Bereichen 4 mit dem Rahmen eines Fahrrads verbunden, in dem er beispielsweise, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, mit den Rahmenrohren 3 verschweißt wird. Anschließend wird das Kugellager 12 in der Lageraufnahme 8 montiert und die Joche 6 mit den Jochabschlüssen 34 und den Wicklungen 7 werden am Basisring 5 mit der Lageraufnahme 8 verbunden.
Ferner wird der Rotor 13 mit den an der Innenseite 26 seines Randes 15 angebrachten Permanentmagneten 16 bereitgestellt. Der Rotor 13 wird in den in dieser Ausführungsform topfförmigen Stator 1 eingesetzt und mit diesem durch Einführen der Antriebswelle 17 in die Öffnung 24 im Innenring 11 mit dem Kugellager 12 verbunden. Dabei kommt der Rand 15 mit den Permanentmagneten 16 im Laufbereich 35 des Stators 1 zu liegen. Abschließend werden die Kurbeln 19 mit den Pedalen 20 auf der Antriebswelle 17 montiert.
Es ist auch möglich, den Elektromotor 25 zunächst durch Einsetzen des Rotors 13 in den Stator 1 zusammenzufügen und erst danach mit den Rahmenrohren 3 zu verbinden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Verbindung der Platte 2 des Stators 1 mit den Rahmenrohren 3 durch Verschrauben und nicht durch Verschweißen erfolgt.
Im Betrieb sind die Wicklungen 7 von einem elektrischen Strom durchflossen und stellen ein Magnetfeld bereit, das durch die Wechselwirkung mit den Permanentmagneten 16 des Rotors 13 ein Drehmoment erzeugt. Dazu wird die den Strom durch die Wicklungen bereitstellende Spannung in jedem Moment so geschaltet, dass die Permanentmagnete 16 von dem in Richtung des Umfangs des Rotors 13 jeweils folgenden Jochabschluss 34 angezogen werden, während sie durch den gerade passierten Jochabschluss 34 abgestoßen werden.
Zum Schalten der Versorgungsspannung für die Wicklungen (7) kann ein elektronischer Kommutator verwendet werden. Das Triggern der Spannung erfolg dabei beispielsweise kontaktlos durch einen Hallsensor oder durch Auswerten von Induktionsströmen in den Wicklungen.
Das Drehmoment wird über den fest auf dem Rotor 13 montierten Ritzelkranz 22 mittels einer nicht gezeigten Kette auf die Räder des Fahrrads übertragen. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist anstelle des Ritzelkranzes eine Zahnriemenscheibe vorgesehen und anstelle einer Kette ein Zahnriemen.
Das Fahrrad mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor 25 kann jedoch zusätzlich auch durch den Fahrer über die an der Antriebswelle 17 montierten Pedalen 20 angetrieben werden. Sowohl der Elektromotor 25 als auch die Pedalen 20 greifen demnach an der gleichen Antriebswelle 17 an und benötigen daher zur Übertragung des Drehmoments lediglich eine einzige, gemeinsame Kette oder einen Zahnriemen.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine zweite bzw. dritte Ausführungsform des Stators 1 des erfindungsgemäßen Elektromotors. In diesen Ausführungsformen ist die Platte 2 des Stators 1 nicht direkt an die Rahmenrohre 3 angeschweißt. Stattdessen sind an die Rahmenrohre 3 Halteplatten 28 angeschweißt, die in 5 lediglich gestrichelt angedeutet sind. Anstelle separater Halteplatten 28 für jedes Rahmenrohr 3 kann auch ein gemeinsamer Haltering 31 vorgesehen sein, der in 5 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist, oder eine andere Art der gemeinsamen Halteplatte. Dabei hat ein gemeinsamer Haltering 31 oder eine anders geformte gemeinsame Halteplatte den Vorteil, dass der Rahmen des Fahr rads auch ohne den Elektromotor zusammenhängt und selbsttragend ist.
Die Platte 2 des Stators 1 weist Bereiche 4 zur Befestigung an den Halteplatten 28 oder am Haltering 31 des Rahmens auf, wobei die Bereiche 4 in dieser Ausführungsform als Platten ausgebildet sind und Löcher 29 zur Aufnahme von Befestigungselementen wie Schrauben aufweisen.
6 zeigt den Elektromotor 25 gemäß 5 im Querschnitt entlang der Linie A-A. Gezeigt ist die zweite Ausführungsform, bei der die Platte 2 des Stators 1 in ihren Bereichen 4 an separaten Halteplatten 28 der Rahmenrohre 3 befestigt wird.
Die dritte Ausführungsform des Elektromotors 25 mit einem gemeinsamen Haltering 31 ist in 7 schematisch im Querschnitt gezeigt. Der Haltering 25 ist wie die Halteplatten 28 in der zweiten Ausführungsform an der Platte 2 des Stators 1 befestigt. Zur Aufnahme von Befestigungselementen wie Schrauben sind wiederum Löcher 29 vorgesehen.
8 zeigt eine alternative Ausführungsform des Elektromotors 25 schematisch im Querschnitt. In dieser Ausführungsform weist der Rotor 13 eine Freilaufeinrichtung 33 mit Sperrklingen oder Klemmrollen auf. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein ständiges Treten eines Fahrers nicht erforderlich ist. In dieser Ausführungsform ist es aufgrund des Freilaufs 33 für den Fahrer nicht notwendig, ständig die Pedalen zu betätigen, sondern die Rotation der Antriebswelle 17 kann auch von der Bewegung des Rotors 13 abgekoppelt werden, so dass ein Antrieb des Fahrrads allein über den Elektromotor 25 ohne eine Unterstützung durch den Fahrer stattfindet.

1: Stator
2: Platte
3: Rahmenrohr
4: Bereiche
5: Basisring
6: Joch
7: Wicklungen
8: Lageraufnahme
9: Außenring
10: Kugeln
11: Innenring
12: Kugellager
13: Rotor
14: Boden
15: Rand
16: Permanentmagnet
17: Antriebswelle
18: Vierkantverbindung
19: Kurbel
20: Pedale
21: Befestigungselement
22: Ritzelkranz
23: Zuleitung
24: Öffnung im Innenring
25: Elektromotor
26: Innenseite
27: Gewindeloch
28: Halteplatte
29: Loch
31: Haltering
33: Freilaufeinrichtung
34: Jochabschluss
35: Laufbereich
d_a: Außendurchmesser der Kurbel
d_i: Innendurchmesser des zentralen Lochs
D: Durchmesser des Rotors
h: Höhe des Rotors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19522419 A1 [0003]

Claims

Elektromotor (25) für ein Kraftfahrzeug, der folgendes aufweist: – einen Stator (1) mit vorbestimmten Bereichen (4) für eine Verbindung mit einem und selbsttragende Integration in einen Fahrzeugrahmen; – einen Rotor (13) mit vorbestimmten Bereichen für die Aufnahme eines Antriebsmittels, wobei der Rotor (13) auf einer Antriebswelle (17) angeordnet ist, die im Stator (1) drehbar gelagert ist; – der Elektromotor (25) ist als Außenläufermotor ausgebildet.
Elektromotor (25) nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (25) als elektronisch kommutierter Gleichstrom-Außenläufermotor ausgebildet ist.
Elektromotor (25) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektromotor (25) bürstenlos ausgebildet ist und der Rotor (13) eine Anzahl von Permanentmagneten (16) aufweist.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bereiche zur Aufnahme eines Antriebsmittels als Ritzelkranz (22) ausgebildet ist.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bereiche zur Aufnahme eines Antriebsmittels als Zahnriemenscheibe ausgebildet ist.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an den Enden der Antriebswelle (17) Kurbeln (19) mit Pedalen (20) befestigbar sind.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bereiche zur Aufnahme des Antriebsmittels am Rotor (13) angeschraubt sind.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Antriebswelle (17) in einem Übergangsbereich zum Rotor (13) eine Freilaufeinrichtung (33) aufweist.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Rotor (13) einen Durchmesser D aufweist mit 250 mm ≤ D ≤ 350 mm.
Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Rotor (13) eine Höhe h aufweist mit 30 mm ≤ h ≤ 60 mm.
Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Stator (1) des Elektromotors (25) mit Rahmenrohren (3) des Kraftfahrzeugs verbunden und selbsttragender, integraler Teil des Rahmens ist und die Antriebswelle durch ein Antriebsmittel mit einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Kraftfahrzeug als Fahrrad ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Antriebsmittel als Kette ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Antriebsmittel als Zahnriemen ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Elektromotor (25) an Rahmenrohre (3) des Kraftfahrzeugs angeschweißt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Elektromotor (25) an Rahmenrohre (3) des Kraftfahrzeugs angeschraubt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem als Außenläufermotor ausgebildeten, selbsttragend in einen Rahmen des Fahrzeugs integrierten Elektromotor (25), das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Stators (1) des Elektromotors (25) mit Wicklungen zur Erzeugung von Magnetfeldern, wobei die Wicklungen (7) Anschlüsse (23) für eine Versorgungsspannung aufweisen; – Bereitstellen eines Rotors (13) des Elektromotors (25) mit Permanentmagneten, wobei die Permanentmagneten (16) den Wicklungen (7) in Bezug auf eine Antriebswelle (17) in radialer Richtung gegenüberliegen; – Schalten der Versorgungsspannung derart, dass das mittels der stromdurchflossenen Wicklungen (7) erzeugte Magnetfeld eine Anziehungskraft auf die Permanentmagneten (16) des Rotors (13) und damit ein Drehmoment auf den Rotor (13) ausübt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei zum Schalten der Versorgungsspannung ein elektronischer Kommutator verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Versorgungsspannung durch einen Hallsensor getriggert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Versorgungsspannung durch Auswerten von Induktionsströmen in den Wicklungen (7) getriggert wird.