用于无传动装置地驱动两轮车的驱动马达的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于应用在两轮车的后轮毂上的电动马达，该电动马达具有与轮 圈连接的外部转子。
【背景技术】
[0002] 电驱动的两轮车通常是用后轮中的无传动装置的轮毂马达来驱动的。电动马达在 此优选地构造为无刷的、电子换向的电动马达的形式、所谓的PMSM马达。
[0003] 这样的电动马达具有轴固定的、位于内部的定子机构，该定子机构具有通常多于 51的较高的槽数。该电动马达的转子固定地与后轮的轮圈连接并且通常具有装配在回导环 上的、带有高的极数的永磁体尤其稀土永磁体的外圈。
[0004] 这样的结构形式是不利的，因为转子几乎不具有明显的凸极性(英语saliency)， 也就是说，虚拟电感L d和Lq关于转子固定的坐标系统基本上相同、尤其与位置无关。由此 丧失的可能性是，对磁阻力矩加以利用并且在弱场运行（Feldschwjichbetrieb)中运行所述 电动马达。也就是说，所述马达只能够在电枢调节范围中得以利用地运行。只要经由转子 的转动而在定子相位中感应的电压达到了能够通过工作电压源和驱动线路所最大提供的 相位电压，驱动力矩便减小并且因此限制了可能的活动的最大转速。
[0005] 此外，转子中的凸极性的缺失使得具有无传感器的转子位置获得装置的电动马达 的运行变得困难，这是因为只有在具有明显凸极性的电动马达的情况下才能够经由电动马 达的连接电感而在没有额外的物理传感器的情况下获得转子位置信息。
【发明内容】
[0006] 本发明的任务在于，提出一种对用于两轮车的驱动马达而言的替代性的转子机 构，通过该转子机构可以利用额外的磁阻力矩并且/或者可以更为简单地获得转子位置。
[0007] 该任务通过用于根据权利要求1所述的、针对两轮车的驱动轮的驱动马达的转子 机构以及通过驱动马达、驱动系统和按照并列的权利要求所述的、用于运行这样的驱动马 达的方法来解决。
[0008] 在从属权利要求中说明了本发明的其它有利的设计方案。
[0009] 根据第一方面设置了用于两轮车的驱动轮的驱动马达，它包括： -构造为外部转子的、具有转子极并且具有永磁体的圆柱状的转子机构；和 -构造为内部定子的、具有定子极和能够被操控的定子线圈的定子机构； 其中如此地布置所述转子机构的永磁体，使得转子机构具有凸极性（Sal i enz )。
[0010] 通过设置具有凸极性的转子机构，能够在构造有这样的转子机构的电动马达的运 行的情况下，在同步运行中借助于电动马达的合适的预换向来利用额外的磁阻力矩。
[0011] 此外通过明显的凸极性实现了更加能量高效的弱场运行（Feldschwjichbetrieb )， 该弱场运行将能够利用的转速范围朝向更高的转速扩展。
[0012] 还能够设置的是，永磁体以切向的极化方向设置在转子机构的转子极之间。通过 这样的转子机构，对转子而言能够失去明显的凸极性。上述的转子机构的想法在于，轮辐状 地布置所述永磁体。在此，相应两个相邻的永磁体包围一个转子极。
[0013] 通过上述的转子机构还可能的是，省去了稀土磁性材料并且取而代之使用了用于 永磁体的传统的并且在花费上有利的铁素体材料。
[0014] 还能够设置在转子机构的外侧的围面上布置的由顺磁的材料制成的保持元件，以 便保证转子极之间的磁隔离。转子机构由此不具有回导区域。
[0015] 能够设置的是，转子极利用其沿径向在内的端部与永磁体的沿径向在内的端部齐 平地闭合或者向内越过永磁体的沿径向在内的端部而突起。
[0016] 根据一种实施方式，永磁体的极面能够贴靠在转子极的沿着切向定向的侧面上。
[0017] 根据另一方面，设置了用于两轮车的驱动系统。所述驱动系统包括上述的驱动马 达，该驱动马达设置在轮圈体的内部中。
[0018] 根据另一方面设置了用于运行上述的驱动马达的方法，其中根据预先设定的换向 模式来操控所述定子线圈，以便产生定子磁场，该定子磁场与由永磁体产生的励磁场交互 作用，以便产生驱动力矩，其中如此地产生所述定子磁场，从而在励磁场和定子磁场之间的 角度对应大于90°的电气转子位置。
[0019] 还能够设置恒定的、与转子机构的凸极性有关的预换向角，借助于该预换向角来 进行操控，以用于产生所述定子磁场。
【附图说明】
[0020] 在下文借助于附图详细阐释本发明的优选的实施方式。其中： 图1是具有转子机构的电动马达的截取部分的横截面示意图，该转子机构具有凸极 性；并且 图2是用于示出没有凸极性的电动马达的负载/转速特性曲线以及具有凸极性的、具 有操控的不同的预换向角的电动马达的负载/转速特性曲线的图表。
【具体实施方式】
[0021] 图1示出了电动马达1的截取部分的横截面示意图，将电动马达作为用于两轮车 的后轮的无传动装置的驱动装置的驱动马达。该横截面横向于轴向方向。
[0022] 所述电动马达1指的是电子换向的外部转子马达，该外部转子马达具有转子机构 2作为外部转子和定子机构3作为内部定子。
[0023] 所述转子机构2构造为环状或者说圆柱的形式并且能够转动地围绕两轮车的后 轮轴而得到支承。转子机构2构造有永磁体21，在永磁体之间布置了转子极22。永磁体21 具有沿着切向的极化方向，从而磁极贴靠在转子极22的沿径向走向的侧面上。所述转子极 22在其径向外侧端部上基本上与永磁体21的径向外侧端部齐平地闭合，从而构成了转子 机构2的基本上呈圆形的围面。圆形的围面经过由顺磁的、也就是说不导通的材料制成的 保持元件4与驱动轮的(未示出的）轮圈体5连接。
[0024] 转子极22能够在其沿径向在内的的、朝向电动马达1的空气间隙6的端部上基本 上与永磁体21的沿径向在内的端部齐平地闭合，从而构成了转子机构2的基本上呈圆形的 内侧围面。在替代性的实施方式中，转子极22能够用其沿径向在内的端部越过永磁体21 的沿径向在内的端部突起并且永磁体21在其边缘处部分地重叠。以这种方式能够构成极 头24,该极头实现了在空气间隙6中的改进的流分布。
[0025] 在转子机构2的内部设置了定子机构3,该定子机构轴固定地、也就是说不能转动 地与两轮车连接。所述定子机构3配有定子齿31。所述定子齿31由定子线圈32包围，能 够根据换向模式给该定子线圈通电以用于提供定子磁场。可能的换向模式是正弦换向或者 矩形换向，其中也能够设想其它的换向类型。定子齿31经由靠近轴的磁的回导区域33而 互相连接。
[0026] 所述定子机构3如此地布置在转子机构2的内部中，从而这两个机构通过空气间 隙6而彼此隔离。