用于制造電機(jī)的組合件系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)造具有不同的功率的、至少一臺(tái)第一電機(jī)和至少一臺(tái)第二電機(jī)的組合件系統(tǒng)以及一種用于在利用這樣的組合件系統(tǒng)的情況下制造電機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用電池運(yùn)行的、用電來(lái)驅(qū)動(dòng)的雙輪車在法律上被分類為不同的類型等級(jí)，所述不同的類型等級(jí)在所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的功率方面區(qū)別于彼此。類型等級(jí)Lle的、用電來(lái)驅(qū)動(dòng)的雙輪車比如允許最大提供直至4kW的功率，而類型等級(jí)L3e的這樣的雙輪車則允許提供直至I IkW的最大功率。
[0003]所述類型等級(jí)Lle的雙輪車經(jīng)常利用處于后輪中的無(wú)變速器的輪邊電動(dòng)機(jī)來(lái)運(yùn)行。在此，在作為PMSM電動(dòng)機(jī)(具有正弦狀的BACK-EMF)或者BLDC電動(dòng)機(jī)(具有矩形的BACK-EMF)的結(jié)構(gòu)中，一般涉及無(wú)電刷的、以電的方式換向的電動(dòng)機(jī)。關(guān)于其構(gòu)造，這些電動(dòng)機(jī)一般具有一擁有較高的槽數(shù)(一般來(lái)說(shuō)>51個(gè))的、固定在軸上的定子，而所述轉(zhuǎn)動(dòng)體是所述輪圈的、直接的組成部分。在此，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體典型地具有被安裝在鐵制的磁軛環(huán)(R ?ckschlussring)上的、由具有較高的極數(shù)(一般來(lái)說(shuō)<46個(gè))的、由稀土構(gòu)成的永久磁體來(lái)構(gòu)成的圈環(huán)。所使用的稀土磁體的量在此一般來(lái)說(shuō)為大約450g，并且由此構(gòu)成所述電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置的總成本的大部分。由于較高的、用于所述稀土磁體的材料成本，這樣的、用于用作用于雙輪車輛的驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式一般來(lái)說(shuō)被限制到2kW的最大功率。
[0004]作為替代方案，對(duì)于電池-電動(dòng)的雙輪驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)說(shuō)，也發(fā)現(xiàn)這樣的、將驅(qū)動(dòng)功率通過(guò)減速器來(lái)傳遞到被驅(qū)動(dòng)的車輪上的雙輪驅(qū)動(dòng)裝置。為了在固定在車架上的情況下連接所述電動(dòng)機(jī)，所述減速一般來(lái)說(shuō)通過(guò)多級(jí)的皮帶或者鏈條驅(qū)動(dòng)裝置或者由這些皮帶或者鏈條驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成的組合一如有必要還在其它的、與齒輪變速器的組合中來(lái)進(jìn)行。而在靠近車輪地布置所述電動(dòng)機(jī)的情況下，則與此相反經(jīng)常僅僅使用具有作為圓柱齒輪變速器或者行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)的齒輪變速器。
[0005]許多用電來(lái)驅(qū)動(dòng)的雙輪車以不同的驅(qū)動(dòng)功率來(lái)供應(yīng)，其中將相應(yīng)具有不同功率能力的電動(dòng)機(jī)安裝在相同的車架中。對(duì)于這樣的雙輪車來(lái)說(shuō)，有利的是，提供相應(yīng)在功率方面分級(jí)的電驅(qū)動(dòng)裝置，所述電驅(qū)動(dòng)裝置在相同的功能方案中也具有基本上相同的構(gòu)造，從而對(duì)于其集成來(lái)說(shuō)，不需要對(duì)于所述車架的調(diào)整或者僅僅需要對(duì)于所述車架的最小的調(diào)整。此外有利的是，可能可以在較大的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)給所述不同的電驅(qū)動(dòng)裝置定標(biāo)，而在此不改變所述轉(zhuǎn)速范圍。對(duì)于用不同的電驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)裝備的車輛的最高速度的調(diào)整而后可以通過(guò)減速比的變化來(lái)進(jìn)行。
[0006]存在著用于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的組合件系統(tǒng)，對(duì)于所述電機(jī)來(lái)說(shuō)，不同的、能夠借助于組合件系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成的電機(jī)的功率可以在其軸向的長(zhǎng)度范圍內(nèi)以直至大約2的因數(shù)來(lái)定標(biāo)，也就是說(shuō)加以改變。而如果與此相反一個(gè)結(jié)構(gòu)系列的電機(jī)應(yīng)該具有一種超越于此的功率定標(biāo)，則除了對(duì)于所述軸向的長(zhǎng)度的調(diào)整之外還需要對(duì)于所述電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整以及尤其對(duì)于所述幾何尺寸的調(diào)整。這一般來(lái)說(shuō)與模具及制造設(shè)備中的較高的投資相關(guān)聯(lián)。
[0007]因此，本發(fā)明的任務(wù)是，說(shuō)明一種可行方案，用于以成本低廉的方式為雙輪車的驅(qū)動(dòng)裝置提供一種結(jié)構(gòu)系列的電機(jī)、尤其是電動(dòng)機(jī)，所述電機(jī)能夠在較大的功率范圍內(nèi)、尤其是在1.5kW與11 kW之間定標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]該任務(wù)通過(guò)一種按權(quán)利要求1所述的組合件系統(tǒng)以及一種按并列權(quán)利要求所述的方法得到解決。
[0009]其它的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中得到了說(shuō)明。
[0010]按照第一方面，設(shè)置了一種用于構(gòu)造具有不同的功率的、至少一臺(tái)第一電機(jī)和至少一臺(tái)第二電機(jī)的組合件系統(tǒng)，其中所述電機(jī)構(gòu)造為具有處于外部的定子和處于里面的、擁有永久磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)體的內(nèi)轉(zhuǎn)子。所述用于電機(jī)的定子至少在其內(nèi)直徑方面是相同的，而所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)體具有鐵氧體磁體并且所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)體具有稀土磁體。
[0011]此外，所述組合件系統(tǒng)的定子也還可以在連接點(diǎn)的幾何形狀方面是相同的，所述定子能夠通過(guò)所述連接點(diǎn)來(lái)集成到雙輪車的支承的結(jié)構(gòu)、比如車架或者后輪振動(dòng)器中?？梢蕴貏e優(yōu)選地規(guī)定，所述組合件系統(tǒng)的定子完全地或者至少除了其軸向的長(zhǎng)度之外完全相同。
[0012]所述組合件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)具有不同的功率的電機(jī)的設(shè)計(jì)方案，而沒(méi)有對(duì)為此所利用的定子和轉(zhuǎn)子的基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何形狀進(jìn)行相關(guān)的改動(dòng)。
[0013]因此，一種用于在利用這樣的組合件系統(tǒng)的情況下制造電機(jī)的方法規(guī)定，根據(jù)所述電機(jī)的所規(guī)定的功率來(lái)至少選擇所述轉(zhuǎn)動(dòng)體。
[0014]在所述組合件系統(tǒng)的、一種在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的并且因此成本低廉的設(shè)計(jì)方案中，比如可以設(shè)置兩臺(tái)電機(jī)，所述電機(jī)的定子完全相同并且其轉(zhuǎn)動(dòng)體僅僅在不同的永久磁體的使用方面區(qū)別于彼此。由此可以以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)兩種具有不同功率的電機(jī)。因?yàn)樵诖藙?dòng)用相同的定子和除了所使用的永久磁體之外相同的轉(zhuǎn)動(dòng)體，所以，相對(duì)于已經(jīng)存在的組合件系統(tǒng)可以降低在制造設(shè)備中的投資并且必要時(shí)也可以降低倉(cāng)儲(chǔ)成本，對(duì)于所述已經(jīng)存在的組合件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不同的功率通過(guò)定子和轉(zhuǎn)動(dòng)體的、軸向的長(zhǎng)度定標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些節(jié)省尤其也可以如此之高，使得通過(guò)一般來(lái)說(shuō)比較昂貴的、用于所述其中一臺(tái)電機(jī)的永久磁體的稀土的使用而產(chǎn)生的額外費(fèi)用得到過(guò)度補(bǔ)償。
[0015]對(duì)于能夠由所述組合件系統(tǒng)的電機(jī)來(lái)覆蓋的功率范圍的、特別大的并且由此有利的定標(biāo)可以通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn):建立在不同類型的永久磁體的使用的基礎(chǔ)上的功率變化與通過(guò)軸向的定標(biāo)產(chǎn)生的功率變化相組合。因此，可以設(shè)置多臺(tái)第一電機(jī)和/或多臺(tái)第二電機(jī)，所述電機(jī)在其軸向的長(zhǎng)度方面區(qū)別于彼此，并且由此同樣具有不同的功率。
[0016]由此可以設(shè)置兩組通過(guò)所使用的永久磁體的類型來(lái)區(qū)別的電機(jī)，其中一個(gè)組或者優(yōu)選兩個(gè)組的電機(jī)又由于長(zhǎng)度定標(biāo)而在其功率方面區(qū)別于彼此。在此，通過(guò)所述長(zhǎng)度定標(biāo)來(lái)進(jìn)行功率調(diào)整這種方式具有的優(yōu)點(diǎn)是:原則上無(wú)級(jí)地并且因此任意地在通過(guò)定子和轉(zhuǎn)動(dòng)體的基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何形狀并且通過(guò)所使用的永久磁體的相應(yīng)的類型來(lái)限制的功率范圍之內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
[0017]同時(shí)，額外的、與所述定子和轉(zhuǎn)動(dòng)體的軸向的長(zhǎng)度定標(biāo)相關(guān)聯(lián)的制造成本比較小。此外，因?yàn)殛P(guān)于連接點(diǎn)沒(méi)有設(shè)置任何變化，所以也可以將所述經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度定標(biāo)的電機(jī)集成到所規(guī)定的環(huán)境、比如雙輪車的車架或者后輪振動(dòng)平衡器中，而這沒(méi)有由此引起附加開(kāi)銷。
[0018]在所述組合件系統(tǒng)的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可以規(guī)定，一種因數(shù)處于2與3之間，利用該因數(shù)沿著軸向方向?yàn)樗龅谝浑姍C(jī)和/或第二電機(jī)進(jìn)行所述長(zhǎng)度定標(biāo)。因此，一組最長(zhǎng)的電機(jī)(第一或者第二電機(jī))的軸向的長(zhǎng)度是這組最短的電機(jī)的軸向的長(zhǎng)度的二到三倍。在這個(gè)因數(shù)范圍內(nèi)，能夠用可接受的效率差來(lái)實(shí)現(xiàn)此外(在很大程度上)不變的電機(jī)的長(zhǎng)度定標(biāo)。此外，用這種長(zhǎng)度定標(biāo)范圍可以在由所述兩個(gè)組覆蓋的功率范圍方面實(shí)現(xiàn)有意義的轉(zhuǎn)變。比如，由此可以借助于所述首要用作電動(dòng)機(jī)的第一電機(jī)來(lái)覆蓋大約1.5kW到大約4kW的功率范圍，并且借助于所述同樣首要用作電動(dòng)機(jī)的第二電機(jī)來(lái)覆蓋大約4kW到大約IlkW的功率范圍。由此在總體上對(duì)于除了所述軸向的長(zhǎng)度之外相同的幾何形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(包括所述定子線圈的繞組線路圖)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生所述組合件系統(tǒng)的電機(jī)的、具有大于七的因數(shù)的功率可定標(biāo)性。在此，可能有意義的是，利用能夠由所述組合件系統(tǒng)制造的電機(jī)中的至少一些電機(jī)的弱磁范圍，用于獲得這種(總體)功率可定標(biāo)性。
[0019]—種用于在利用這樣的可長(zhǎng)度定標(biāo)的組合件系統(tǒng)的情況下來(lái)制造電機(jī)的方法可以規(guī)定，首先選擇所述轉(zhuǎn)動(dòng)體的、從所使用的永久磁體的類型中產(chǎn)生的類型，并且隨后選擇所述定子和/或轉(zhuǎn)動(dòng)體的、與所述電機(jī)的所規(guī)定的功率相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。
[0020]在所述組合件系統(tǒng)的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可以規(guī)定，所述兩種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)體具有其永久磁體的輻條布置結(jié)構(gòu)，其中所述優(yōu)選棒形的永久磁體在徑向上關(guān)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)體的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線與(優(yōu)選最大的)長(zhǎng)度延伸部對(duì)齊，并且所述永久磁體的北極-南極-連接部垂直于相應(yīng)的徑向的定向而延伸。在此，可以特別優(yōu)選地規(guī)定，相鄰的永久磁體的極性相反。所述永久磁體的這樣的輻條布置結(jié)構(gòu)尤其對(duì)于能夠由所述兩組組合件系統(tǒng)來(lái)制造的電機(jī)的、所規(guī)定的長(zhǎng)度定標(biāo)來(lái)說(shuō)可以具有優(yōu)點(diǎn)。
[0021]所述組合件系統(tǒng)尤其適合于構(gòu)造具有S60V(直流電壓)的工作電壓范圍的電機(jī)。只要所述電機(jī)被設(shè)置為用于驅(qū)動(dòng)車輛、尤其是雙輪車的電動(dòng)機(jī)，那就尤其可以將這些電機(jī)構(gòu)造為或者用作通過(guò)迎面風(fēng)來(lái)得到冷卻的電動(dòng)機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面借助于附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出:
圖1是由按本發(fā)明的組合件系統(tǒng)構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)；
圖2是圖1的電動(dòng)機(jī)的、示意性的橫截面圖示;并且
圖3是兩個(gè)由按本發(fā)明的組合件構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的、關(guān)于其轉(zhuǎn)速(水平軸)的、虛擬的電感的差Ld-Lq (豎直軸)的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1和2示出了一種電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造，該電動(dòng)機(jī)由按本發(fā)明的組合件系統(tǒng)的定子I和轉(zhuǎn)動(dòng)體2所構(gòu)成。
[0024]所述處于外部的、環(huán)狀的定子I具有十二道定子槽，所述定子槽構(gòu)造在十二根定子齒3之間。以所熟知的方式，在所述定子槽中布置了圍繞著所述定子齒3在單齒繞組中纏繞的線圈(未示出)。
[0025]所述轉(zhuǎn)動(dòng)體2在具有五個(gè)極偶的輻條布置結(jié)構(gòu)中具有十個(gè)棒形的永