用于制造电机的组合件系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于构造具有不同的功率的、至少一台第一电机和至少一台第二电机的组合件系统以及一种用于在利用这样的组合件系统的情况下制造电机的方法。
【背景技术】
[0002]用电池运行的、用电来驱动的双轮车在法律上被分类为不同的类型等级，所述不同的类型等级在所述电动驱动装置的功率方面区别于彼此。类型等级Lle的、用电来驱动的双轮车比如允许最大提供直至4kW的功率，而类型等级L3e的这样的双轮车则允许提供直至I IkW的最大功率。
[0003]所述类型等级Lle的双轮车经常利用处于后轮中的无变速器的轮边电动机来运行。在此，在作为PMSM电动机(具有正弦状的BACK-EMF)或者BLDC电动机(具有矩形的BACK-EMF)的结构中，一般涉及无电刷的、以电的方式换向的电动机。关于其构造，这些电动机一般具有一拥有较高的槽数(一般来说>51个)的、固定在轴上的定子，而所述转动体是所述轮圈的、直接的组成部分。在此，所述转动体典型地具有被安装在铁制的磁轭环(R ?ckschlussring)上的、由具有较高的极数(一般来说<46个)的、由稀土构成的永久磁体来构成的圈环。所使用的稀土磁体的量在此一般来说为大约450g，并且由此构成所述电动的驱动装置的总成本的大部分。由于较高的、用于所述稀土磁体的材料成本，这样的、用于用作用于双轮车辆的驱动装置的电动机的结构形式一般来说被限制到2kW的最大功率。
[0004]作为替代方案，对于电池-电动的双轮驱动装置来说，也发现这样的、将驱动功率通过减速器来传递到被驱动的车轮上的双轮驱动装置。为了在固定在车架上的情况下连接所述电动机，所述减速一般来说通过多级的皮带或者链条驱动装置或者由这些皮带或者链条驱动装置构成的组合一如有必要还在其它的、与齿轮变速器的组合中来进行。而在靠近车轮地布置所述电动机的情况下，则与此相反经常仅仅使用具有作为圆柱齿轮变速器或者行星齿轮变速器的结构的齿轮变速器。
[0005]许多用电来驱动的双轮车以不同的驱动功率来供应，其中将相应具有不同功率能力的电动机安装在相同的车架中。对于这样的双轮车来说，有利的是，提供相应在功率方面分级的电驱动装置，所述电驱动装置在相同的功能方案中也具有基本上相同的构造，从而对于其集成来说，不需要对于所述车架的调整或者仅仅需要对于所述车架的最小的调整。此外有利的是，可能可以在较大的转矩范围内给所述不同的电驱动装置定标，而在此不改变所述转速范围。对于用不同的电驱动装置来装备的车辆的最高速度的调整而后可以通过减速比的变化来进行。
[0006]存在着用于旋转的电机的组合件系统，对于所述电机来说，不同的、能够借助于组合件系统来构成的电机的功率可以在其轴向的长度范围内以直至大约2的因数来定标，也就是说加以改变。而如果与此相反一个结构系列的电机应该具有一种超越于此的功率定标，则除了对于所述轴向的长度的调整之外还需要对于所述电机拓扑结构的调整以及尤其对于所述几何尺寸的调整。这一般来说与模具及制造设备中的较高的投资相关联。
[0007]因此，本发明的任务是，说明一种可行方案，用于以成本低廉的方式为双轮车的驱动装置提供一种结构系列的电机、尤其是电动机，所述电机能够在较大的功率范围内、尤其是在1.5kW与11 kW之间定标。
【发明内容】
[0008]该任务通过一种按权利要求1所述的组合件系统以及一种按并列权利要求所述的方法得到解决。
[0009]其它的设计方案在从属权利要求中得到了说明。
[0010]按照第一方面，设置了一种用于构造具有不同的功率的、至少一台第一电机和至少一台第二电机的组合件系统，其中所述电机构造为具有处于外部的定子和处于里面的、拥有永久磁体的转动体的内转子。所述用于电机的定子至少在其内直径方面是相同的，而所述第一电机的转动体具有铁氧体磁体并且所述第二电机的转动体具有稀土磁体。
[0011]此外，所述组合件系统的定子也还可以在连接点的几何形状方面是相同的，所述定子能够通过所述连接点来集成到双轮车的支承的结构、比如车架或者后轮振动器中。可以特别优选地规定，所述组合件系统的定子完全地或者至少除了其轴向的长度之外完全相同。
[0012]所述组合件系统能够实现具有不同的功率的电机的设计方案，而没有对为此所利用的定子和转子的基本的拓扑结构和几何形状进行相关的改动。
[0013]因此，一种用于在利用这样的组合件系统的情况下制造电机的方法规定，根据所述电机的所规定的功率来至少选择所述转动体。
[0014]在所述组合件系统的、一种在结构上简单的并且因此成本低廉的设计方案中，比如可以设置两台电机，所述电机的定子完全相同并且其转动体仅仅在不同的永久磁体的使用方面区别于彼此。由此可以以简单的方式实现两种具有不同功率的电机。因为在此动用相同的定子和除了所使用的永久磁体之外相同的转动体，所以，相对于已经存在的组合件系统可以降低在制造设备中的投资并且必要时也可以降低仓储成本，对于所述已经存在的组合件系统来说不同的功率通过定子和转动体的、轴向的长度定标来实现。这些节省尤其也可以如此之高，使得通过一般来说比较昂贵的、用于所述其中一台电机的永久磁体的稀土的使用而产生的额外费用得到过度补偿。
[0015]对于能够由所述组合件系统的电机来覆盖的功率范围的、特别大的并且由此有利的定标可以通过以下方式来实现:建立在不同类型的永久磁体的使用的基础上的功率变化与通过轴向的定标产生的功率变化相组合。因此，可以设置多台第一电机和/或多台第二电机，所述电机在其轴向的长度方面区别于彼此，并且由此同样具有不同的功率。
[0016]由此可以设置两组通过所使用的永久磁体的类型来区别的电机，其中一个组或者优选两个组的电机又由于长度定标而在其功率方面区别于彼此。在此，通过所述长度定标来进行功率调整这种方式具有的优点是:原则上无级地并且因此任意地在通过定子和转动体的基本的拓扑结构和几何形状并且通过所使用的永久磁体的相应的类型来限制的功率范围之内进行调整。
[0017]同时，额外的、与所述定子和转动体的轴向的长度定标相关联的制造成本比较小。此外，因为关于连接点没有设置任何变化，所以也可以将所述经过长度定标的电机集成到所规定的环境、比如双轮车的车架或者后轮振动平衡器中，而这没有由此引起附加开销。
[0018]在所述组合件系统的一种优选的设计方案中可以规定，一种因数处于2与3之间，利用该因数沿着轴向方向为所述第一电机和/或第二电机进行所述长度定标。因此，一组最长的电机(第一或者第二电机)的轴向的长度是这组最短的电机的轴向的长度的二到三倍。在这个因数范围内，能够用可接受的效率差来实现此外(在很大程度上)不变的电机的长度定标。此外，用这种长度定标范围可以在由所述两个组覆盖的功率范围方面实现有意义的转变。比如，由此可以借助于所述首要用作电动机的第一电机来覆盖大约1.5kW到大约4kW的功率范围，并且借助于所述同样首要用作电动机的第二电机来覆盖大约4kW到大约IlkW的功率范围。由此在总体上对于除了所述轴向的长度之外相同的几何形状和拓扑结构(包括所述定子线圈的绕组线路图)来说，产生所述组合件系统的电机的、具有大于七的因数的功率可定标性。在此，可能有意义的是，利用能够由所述组合件系统制造的电机中的至少一些电机的弱磁范围，用于获得这种(总体)功率可定标性。
[0019]—种用于在利用这样的可长度定标的组合件系统的情况下来制造电机的方法可以规定，首先选择所述转动体的、从所使用的永久磁体的类型中产生的类型，并且随后选择所述定子和/或转动体的、与所述电机的所规定的功率相对应的长度。
[0020]在所述组合件系统的一种优选的设计方案中可以规定，所述两种电机的转动体具有其永久磁体的辐条布置结构，其中所述优选棒形的永久磁体在径向上关于所述转动体的相应的旋转轴线与(优选最大的)长度延伸部对齐，并且所述永久磁体的北极-南极-连接部垂直于相应的径向的定向而延伸。在此，可以特别优选地规定，相邻的永久磁体的极性相反。所述永久磁体的这样的辐条布置结构尤其对于能够由所述两组组合件系统来制造的电机的、所规定的长度定标来说可以具有优点。
[0021]所述组合件系统尤其适合于构造具有S60V(直流电压)的工作电压范围的电机。只要所述电机被设置为用于驱动车辆、尤其是双轮车的电动机，那就尤其可以将这些电机构造为或者用作通过迎面风来得到冷却的电动机。
【附图说明】
[0022]下面借助于附图来对本发明的优选的实施方式进行详细解释。附图示出:
图1是由按本发明的组合件系统构成的电动机；
图2是图1的电动机的、示意性的横截面图示;并且
图3是两个由按本发明的组合件构成的电动机的、关于其转速(水平轴)的、虚拟的电感的差Ld-Lq (竖直轴)的曲线。
【具体实施方式】
[0023]图1和2示出了一种电动机的构造，该电动机由按本发明的组合件系统的定子I和转动体2所构成。
[0024]所述处于外部的、环状的定子I具有十二道定子槽，所述定子槽构造在十二根定子齿3之间。以所熟知的方式，在所述定子槽中布置了围绕着所述定子齿3在单齿绕组中缠绕的线圈(未示出)。
[0025]所述转动体2在具有五个极偶的辐条布置结构中具有十个棒形的永