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DE69916517T2 - Radvorrichtung - Google Patents

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DE69916517T2
DE69916517T2 DE69916517T DE69916517T DE69916517T2 DE 69916517 T2 DE69916517 T2 DE 69916517T2 DE 69916517 T DE69916517 T DE 69916517T DE 69916517 T DE69916517 T DE 69916517T DE 69916517 T2 DE69916517 T2 DE 69916517T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radanordnungen und insbesondere auf angetriebene Räder zur Benutzung bei beispielsweise Schienenfahrzeugen, wie z. B. Zügen, Straßenbahnen und dergleichen.
  • FR 2,561,593 (BRUYANT) offenbart ein elektrisch angetriebenes Rad für Fahrzeuge.
  • DE 298 03 665 (HEINZMANN) offenbart ein Antriebssystem für Rollstühle, das einen getriebelosen Gleichstrom-Elektromotor benutzt, der in die Nabe des Rades eingebaut ist.
  • EP 0 464 929 (ELETTROMECCANICA PARIZZI) offenbart eine elektrische Rad-Motoranordnung für Zug- und Straßenbahnfahrzeuge.
  • DE 195 01 926 (SCHMID) offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug.
  • EP 0 865 978 (ABB DAIMLER BENZ TRANSPORTATION) offenbart einen Nabenantrieb für ein Fahrzeugrad.
  • All diese Dokumente enthalten die Merkmale, die im Oberbegriff des Anspruches genannt sind.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine Rad-Anordnung enthaltend eine Nabe, ein um die Nabe drehbares Rad und einen elektromagnetischen Motor, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad zwei Teile enthält, die bei Gebrauch einen Reifen klammerartig halten, wobei sie den Reifen am Rad befestigen, und der elektromagnetische Motor einen Fluss-Pfad aufweist, der zumindest teilweise durch zwischen den beiden Teilen wirkende Befestigungsmittel bereitgestellt wird.
  • Vorzugsweise enthält das Rad erste und zweite axial quer verlaufende Teile, zwischen denen das Rad geklemmt ist.
  • Die Befestigungsmittel können ein Zwischenteil enthalten, an dem die beiden Teile befestigt sind, wobei der Fluss-Pfad durch das Zwischenteil verläuft. Das Zwischenteil kann eine Umfangswandung des Rades bilden. Die Umfangswandung ist vorzugsweise aus Stahl und trägt vorzugsweise Permanent-Magnete, vorzugsweise Neodym-Magnete. Elektromagnetische Spulen sind vorzugsweise in der Nähe der Umfangswandung befestigt, die sich mit dem Rad dreht.
  • Vorzugsweise bilden die quer verlaufenden Teile und das Zwischenteil ein dazwischenliegendes, im wesentliches hohles Rad, in dem elektromagnetische Spulen des Motors untergebracht sind. Vorzugsweise ist der Motor ein Synchronmotor. Das Befestigungsmittel ist vorzugsweise in der Nähe des radial äußeren Randes des Rades angeordnet. Der Reifen besteht vorteilhafterweise aus Stahl.
  • Die Nabe und das Rad können so angeordnet sein, zusammenzuwirken, um einen elektromagnetischen Motor zu bilden, durch den das Rad relativ zu der Nabe angetrieben werden kann, wobei der Motor Neodym-Permanent-Magnete enthält.
  • Vorzugsweise sind die Permanent-Magnete um dem Umfang des Rades herum angeordnet.
  • Die Nabe und das Rad können dazu ausgestaltet sein, zusammen zu wirken, um einen elektromagnetischen Motor zu bilden, durch den das Rad bezüglich der Nabe angetrieben werden kann, wobei die Anordnung ferner Steuermittel aufweist, die dazu ausgestaltet sind, dem Motor eine Antriebsspannung bereitzustellen, die im Allgemeinen mit der Frequenz in einem durch die Steuermittel kontrolliertem Verhältnis in Abhängigkeit von der Belastung und/oder der Geschwindigkeit des Motors ansteigt.
  • Die Anordnung enthält vorzugsweise weiterhin Sensormittel für Messungen, anhand derer die Steuermittel die Antriebsspannung auswählen können. Die Sensormittel sind vorzugsweise zur Ermittlung der Position und/oder der Geschwindigkeit der Felge ausgestaltet. Das Steuermittel ist vorzugsweise zur Ansteuerung des Motors als Rückgewinnungsbremse des Rads ausgestaltet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun detaillierter, jedoch nur beispielhaft, und mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben, bei denen:
  • 1 eine teilweise geschnittene Ansicht von oben einer Radanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 2 eine vereinfachte, schematische Ansicht der Anordnung ist, wobei eine Scheibe des Rades entfernt ist.
  • Die Zeichnung zeigt eine Radanordnung 10 die eine allgemein mit 12 bezeichnete Nabe und ein allgemein mit 14 bezeichnetes Rad enthält, das um die Nabe 12 drehbar ist. Die Nabe 12 und das Rad 14 sind, wie beschrieben werden wird, angeordnet zusammenzuwirken, um einen elektromagnetischen Motor zu bilden, durch den das Rad 14 relativ zu der Nabe 12 angetrieben werden kann. Dieser Motor enthält einen Fluss-Pfad, der zumindest teilweise durch Komponenten des Rades 14 bereitgestellt wird.
  • Die Anordnung enthält, etwas detaillierter beschrieben, einen Stator, der im Allgemeinen mit 16 bezeichnet und mittels einer Statorhalterung 17 an einer Achse 18 befestigt ist, um einen Teil der Nabe der 12 zu bilden. Die Achse 18 trägt das Rad 14 mittels Lagern 20. Daher kann sich das Rad 14 bezüglich der Achse 18 und bezüglich des Stators 16 drehen, wenn das Fahrzeug fährt. Die Achse 18 kann bei 22 auf jede zweckmäßige Weise an dem Fahrzeug befestigt sein, wie z. B. mittels einer Aufhängungseinheit oder dergleichen.
  • Anhand der Zeichnung ist erkennbar, dass der Stator 16 in das Rad 14 eingeschlossen ist. Das Rad 14 wird durch zwei im Wesentlichen scheibenartige Glieder 14A gebildet, die sich quer zur Achse 18 erstrecken und durch einen Umfangs-Wandabschnitt 14B aus Stahl aneinander befestigt sind, der in der Form eines Rings ist und an den die Scheiben 14A mittels Bolzen oder anderer geeigneter Befestigungsmittel befestigt sind. Der Umfang 24 des Rades 14 trägt einen Reifen, wie z. B. einen Stahlreifen 26. Der Reifen 26 ist zwischen die Scheiben 14A mittels der Befestigung geklemmt, die durch den Ring 14B bereitgestellt wird. Eine Gummiisolator 28 kann vorgesehen sein, um Schwingungen zu absorbieren und Geräusche zu begrenzen, und Distanzstücke 29 ermöglichen eine Zentrierung des Reifens 26 auf dem Rad 14. Der Reifen 26 hat ein Profil, das für ein Schienenfahrzeug geeignet ist, wie z. B. einen Zug oder eine Straßenbahn, und einen Spurkranz 30 enthält, aber andere Profile könnten gemäß der beabsichtigten Verwendung der Radanordnung 10 ebenfalls verwendet werden.
  • Der Stahlring 14B trägt auch eine Reihe von Permanentmagneten 34, die gleichmäßig um die Region 32 herum verteilt sind und an dieser befestigt bzw. angeklebt sind. Es können 42 oder mehr Permanentmagnete 34 bei einer typischen Anordnung (mit einem Radius von etwa 300 mm) vorgesehen sein, und die Magnete sind vorzugsweise nahe beieinander angeordnet, wie z. B. einige Millimeter voneinander entfernt. Die Permanentmagneten 34 sind mit einer Nord- oder Südseite zur Drehachse des Rades 14 (der zentralen Achse der Achse 18) orientiert und jeder mit einer entgegengesetzten Orientierung zu seinem Nachbarn, so dass der Rand 14 abwechselnd Nord- und Südpole um seinen Umfang herum bereitstellt.
  • Die Permanentmagnete 34 basieren vorzugsweise auf einem Seltene-Erden-Material, wie z. B. Neodym, das eine hohe Permanentkraft hat. Magnetische Stärken im Bereich von 0,8 Tesla oder 0,9 Tesla sind kommerziell erhältlich. Die Magnete 34 sind vorzugsweise an einem größtmöglichen Radius angeordnet, innerhalb anderer Einschränkungen, aus Gründen die noch ersichtlich werden.
  • Der Stator 16 und die Halterung 17 können nun detaillierter beschrieben werden, insbesondere mit Bezug auf 2.
  • Die Halterung 17 besteht aus einer hohlen Scheibe oder einem Ring von Armen, die an der Achse 18 befestigt sind. Der Umfang der Halterung 17 trägt einen Ring aus geschichtetem Elektro-Stahl, der ausgebildet ist, magnetische Spulenwindungen 40 aufzunehmen. Die Windungen 40 werden durch ein Kabel 42 mit Strom versorgt, das zu der Achse 18 hinab, durch eine zentrale Bohrung 44 in der Achse 18 hindurch und dann zu einer geeigneten Stromversorgung 46 führt.
  • Die Dimensionen des Stators 16 sind, wie aus 1 ersichtlich ist, so gewählt, eine minimale Trennung zwischen den Blöcken 38 und den Magneten 34 im Interesse einer effizienten magnetischen Kupplung zwischen den beiden zu belassen.
  • Die Anzahl der Windungen 40 ist dreimal größer als die Anzahl der Permanentmagnete 34, um einen Synchronmotor zu schaffen, wenn die Windungen mit einer 3-phasigen Wechselstromversorgung versorgt werden. Der magnetische Fluss, der in den Windungen 40 erzeugt wird, wird durch die Permanentmagnete 34 hindurchgekuppelt, um den Ring 14B zu erreichen, wobei er entlang des Rings führt, um diesen bei der nächsten Windung zu verlassen, die durch dieselbe Versorgungsphase gespeist wird. Der Rückflusspfad führt dann durch den Stator.
  • Die Benutzung des Rings 14B in dieser zweifachen Weise, nämlich um den Reifen 26 zu klemmen und zusätzlich einen Fluss-Pfad für den Motor bereits zu stellen, ermöglicht, dass der Synchronmotor mit einem großen Radius von der Achse 18 gebaut ist, wobei das Drehmoment optimiert ist, das der Motor bereitstellen kann.
  • Bei Gebrauch wird jede Windung 40 mit Strom in der Form einer sinusförmigen Versorgung versorgt. Es wird eine 3-phasige Versorgung verwendet, bei der jede nachfolgende Windung 40 durch eine nachfolgende Phase angetrieben wird, so dass die erste und vierte Windung durch die erste Phase, die zweite und fünfte Windung durch die zweite Phase und die dritte und sechste Windung durch die dritte Phase mit Strom versorgt werden. Die oszillierende Natur der Versorgung erzeugt im Effekt eine Steigerung eines magnetischen Fluss-Musters, das sich um die Achse 18 dreht und dem die Magnete 34 folgen wollen und dabei das Rad 14 um die Achse 18 antreiben.
  • Die dreiphasige Versorgung der Windungen 40 wird durch eine geeignete Steuerschaltung in der Stromversorgung 46 gesteuert. Die Drehgeschwindigkeit des Rades 14 wird durch die Frequenz der Versorgung vorgegeben. Die zum Antreiben des Rades benötigte Spannung variiert mit der Frequenz. Die Spannung nimmt im Allgemeinen mit der Frequenz zu, wobei aber das Verhältnis nicht einfach ist. Insbesondere ist die Spannung höher als die direkte Proportionalität bei niedrigen Frequenzen und wird von der direkten Proportionalität über das Profil von möglichen Last- und Geschwindigkeitsbedingungen hinweg abweichen. Es ist ebenfalls wichtig, sicher zu stellen, dass unter jeder einzelnen Bedingung die bereitgestellte Spannung geeignet ist, eine Drehung hervorzurufen und nicht nur ein Aufheizen innerhalb des Rades. Die Steuerschaltung innerhalb der Stromversorgung 46 überwacht den Betrieb des Rades, insbesondere die Versorgungsfrequenz und -spannung, und passt die Spannung gemäß einem Profil an, das durch Messungen erstellt oder berechnet ist, um einen optimalen Betrieb zu ermöglichen. Es können Sensoren vorgesehen sein, um Geschwindigkeit und Richtung des Rades zu messen.
  • Die Steueranordnung ermöglicht vorzugsweise eine umgekehrte Verbindung der Spulen, während das Fahrzeug in Bewegung ist, um eine Rückspeisebremsung bereit zu stellen. Es ist vorstellbar, dass mehr als 50% der aufgewendeten Energie auf diesem Wege zurückgewonnen werden kann. Zudem sind mechanische Bremsen nur notwendig, um das Rad im Stillstand zu halten oder als Sicherheits-Rückfallsystem, wobei so die Abnutzung und Wartung reduziert wird.
  • Zahlreiche Modifikationen können bei der oben beschriebenen Vorrichtung vorgenommen werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die Details der Geometrie der Statorspulen und Blech-Pakete und der Nabe und der Magnete im Rotorbereich entsprechend Drehmoment-Anforderungen, benutzter Materialien, Versorgungsanordnungen oder dergleichen verändert werden. Viele verschiedene Materialien können entsprechend den Anforderungen an das Gewicht, an das magnetische Verhalten und die magnetische Feldstärke verwendet werden. Viele der Oberflächen, insbesondere der äußeren Oberflächen der Anordnung, können mit einem federnden Material, vorzugsweise Gummi, im Interesse von Geräuschreduktion, Schwindungsreduktion etc. überdeckt sein.
  • Der oben beschriebene Motor kann bei einem Mehrfach-Rad-Fahrzeug angewendet werden, das unabhängige Antriebs-Anordnungen für jedes Rad hat, wie in der parallelen U.K. Patentanmeldung Nr. 9724964 beschrieben ist.
  • Während die vorangegangene Beschreibung sich bemüht, Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale der Erfindung zu lenken, die von besonderer Wichtigkeit zu sein scheinen, versteht es sich, dass der Anmelder Schutz in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede Kombination von Merkmalen beansprucht, die oben erwähnt und/oder in den Zeichnungen gezeigt sind, unabhängig davon, ob sie besonders betont worden sind.

Claims (19)

  1. Rad-Anordnung (10) enthaltend eine Nabe (12), ein um die Nabe (12) drehbares Rad (14) und einen elektromagnetischen Motor, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad zwei Teile (14A) enthält, die bei Gebrauch einen Reifen (26) klammerartig halten, wobei sie den Reifen (26) am Rad befestigen, und dass der elektromagnetische Motor einen Fluss-Pfad aufweist, der zumindest teilweise durch zwischen den beiden Teilen wirkende (14A) Befestigungsmittel bereitgestellt wird.
  2. Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (14) erste und zweite axial quer verlaufende Teile (14A) aufweist, zwischen denen das Rad (14) geklemmt ist.
  3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein Zwischenteil (14B) enthält, an dem die beiden Teile (14A) befestigt sind, wobei der Fluss-Pfad durch das Zwischenteil (14B) verläuft.
  4. Anordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (14B) eine Umfangswandung des Rads (14) bildet.
  5. Anordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung aus Stahl ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung Permanent-Magnete (34) trägt.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (34) Neodym-Magnete sind.
  8. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass elektromagnetische Spulen (40) in der Nähe der Umfangswandung befestigt sind, die sich mit dem Rad (14) dreht.
  9. Anordnung (10) nach Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quer verlaufenden Teile (14A) und das Zwischenteil (14B) ein dazwischenliegendes, im wesentlichen hohles Rad bilden, in dem elektromagnetische Spulen (40) des Motors untergebracht sind.
  10. Anordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Synchron-Motor ist.
  11. Anordnung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel in der Nähe des radial äußeren Randes des Rads (14) angeordnet ist.
  12. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen (26) aus Stahl ist.
  13. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie Steuermittel (46) aufweist, die dazu ausgestaltet sind, für den Motor eine Antriebsspannung bereitzustellen, die im Allgemeinen mit der Frequenz in einem durch die Steuermittel (46) kontrollierten Verhältnis in Abhängigkeit von der Belastung und/oder der Geschwindigkeit des Motors ansteigt.
  14. Rad-Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (12) und das Rad (14) dazu ausgestaltet sind, zusammenzuwirken, um einen elektromagnetischen Motor zu bilden, bei dem das Rad (14) relativ zu der Nabe (12) angetrieben werden kann, und wobei der Motor Neodym-Permanent-Magnete (34) enthält.
  15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanent-Magnete (34) um den Umfang des Rads (14) herum angeordnet sind.
  16. Rad-Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (12) und das Rad (14) dazu ausgestaltet sind, zusammenzuwirken, um einen elektromagnetischen Motor zu bilden, bei dem das Rad (14) relativ zu der Nabe (12) angetrieben werden kann, wobei die Anordnung (10) ferner Steuermittel (46) aufweist, die dazu ausgestaltet sind, für den Motor eine Antriebsspannung bereitzustellen, die im Allgemeinen mit der Frequenz in einem durch die Steuermittel (46) kontrollierten Verhältnis in Abhängigkeit von der Belastung und/oder der Geschwindigkeit des Motors ansteigt.
  17. Anordnung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sensormittel für Messungen aufweist, anhand derer die Steuermittel (46) die Antriebsspannung auswählen können.
  18. Anordnung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel zur Ermittlung der Position und/oder der Geschwindigkeit der Felge ausgestaltet sind.
  19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (46) zur Ansteuerung des Motors als Rückgewinnungsbremse des Rads (14) ausgestaltet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044521A1 (de) * 2010-09-07 2012-03-08 Daimler Ag Rotor einer elektrischen Maschine
CN102922943A (zh) * 2012-11-18 2013-02-13 苏州蓝王机床工具科技有限公司 一种矿用牵引机车轮的摩擦轮

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2345586A (en) * 1999-01-11 2000-07-12 Elliott Ind Ltd An electric motor, a wheel and drive apparatus for an electric vehicle
CA2887919A1 (en) 2010-06-15 2011-12-22 Nirav Pandya Electric motor and brake assembly
GB2531623B (en) * 2015-05-29 2017-11-29 Artemev Timur Hub motor design
WO2018237160A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Warn Automotive, Llc Electric hub lock with manual override
KR102275770B1 (ko) 2019-05-24 2021-07-09 엘지전자 주식회사 인휠모터
CN110239353A (zh) * 2019-07-03 2019-09-17 叶洪蔚 一种轨道运输设备非摩擦方式刹车设备
CN111731092B (zh) * 2020-05-28 2021-08-06 南京航空航天大学 一种外转子轮辋一体化结构的非充气电动轮

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB769107A (en) * 1954-09-09 1957-02-27 J A Phillips & Company Ltd Improvements in or relating to the rollers of roller skates, roller conveyors, light trolleys and the like
GB812556A (en) * 1954-10-09 1959-04-29 Untertage Maschinenbau Gmbh Improvements in or relating to flanged rollers
DE1455083A1 (de) * 1962-05-16 1968-10-24 Asea Ab Federndes Rad fuer auf Schienen laufende Fahrzeuge
US3548965A (en) * 1968-07-01 1970-12-22 North American Rockwell Vehicle wheel drive with outside claw tooth rotor synchronous rotor
US3812928A (en) * 1972-05-12 1974-05-28 Allis Chalmers Electric powered wheel
FR2561593A1 (fr) * 1984-03-26 1985-09-27 Bruyant Guy Roue motrice electrique
IT1244276B (it) * 1990-07-03 1994-07-08 Elettromeccanica Parizzi Spa Gruppo ruota-motore elettrico per carrelli di veicoli ferrotranviari
US5236055A (en) * 1991-03-13 1993-08-17 Canadian Aging & Rehabilitation Product Development Corporation Wheel with coaxial drive system mounted in the wheelhub field of the invention
DE19501926A1 (de) * 1995-01-23 1996-07-25 Egon Schmid Antriebseinrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
AT405390B (de) * 1997-03-19 1999-07-26 Abb Daimler Benz Transp Elektromotorischer radnabenantrieb für ein fahrzeugrad
DE29803665U1 (de) * 1998-03-03 1998-05-07 Fritz Heinzmann GmbH & Co., 79677 Schönau Antrieb für Rollstuhl mit einem Außenläufermotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044521A1 (de) * 2010-09-07 2012-03-08 Daimler Ag Rotor einer elektrischen Maschine
CN102922943A (zh) * 2012-11-18 2013-02-13 苏州蓝王机床工具科技有限公司 一种矿用牵引机车轮的摩擦轮

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