(57)【要約】  本発明は、（ａ）第１アクスル（１２）と、（ｂ）第２アクスル（１４）と、（ｃ）アクスルのうちの少なくとも１つを駆動するための、電気モータ構造高さ（ｈＭ）を有する電気モータ（１８）と、（ｄ）電気モータ（１８）に電気エネルギーを供給するための、バッテリ高さ（ｈＢ）を有するバッテリ（２２）と、を備え、（ｅ）電気モータ構造高さ（ｈＭ）がバッテリ構造高さ（ｈＢ）に相当する、電気自動車に関する。本発明によれば、（ｆ）電気モータ（１８）が少なくとも２つの電気モータモジュール（３８．１、３８．２）から構成されており、（ｇ）電気モータモジュール（３８．１、３８．２）がモータ回転軸（Ｄ１８）に対して相前後して配置されており、（ｈ）電気モータモジュール（３８．１、３８．２）が共通のロータシャフト（４０）を有するか、または連結されたロータシャフト（４１）を具備し、（ｉ）電気モータ（１８）とバッテリとが同じ高さに配置されており、かつ（ｊ）バッテリ（２２）のバッテリ質量中心（Ｓ２２）がアクスル（１２、１４）間の中央１／３（Ｑ）に位置することが予定されている。
2020521671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１アクスル（１２）と、
（ｂ）第２アクスル（１４）と、
（ｃ）電気モータ構造高さ（ｈＭ）を有する、前記第１、第２アクスルのうちの少なくとも１つを駆動するための電気モータ（１８）と、
（ｄ）バッテリ構造高さ（ｈＢ）を有する、前記電気モータ（１８）に電気エネルギーを供給するためのバッテリ（２２）と、を備え、
（ｅ）前記電気モータ構造高さ（ｈＭ）が前記バッテリ構造高さ（ｈＢ）に相当する、電気自動車において、
（ｆ）前記電気モータ（１８）が少なくとも２つの電気モータモジュール（３８．１、３８．２）から構成されており、
（ｇ）前記少なくとも２つの電気モータモジュール（３８．１、３８．２）がモータ回転軸（Ｄ１８）に対して相前後して配置されており、
（ｈ）前記少なくとも２つの電気モータモジュール（３８．１、３８．２）が共通のロータシャフト（４０）を有するか、または連結されたロータシャフト（４１）を具備し、
（ｉ）前記電気モータ（１８）と前記バッテリとが同じ高さに配置されており、
かつ
（ｊ）前記バッテリ（２２）のバッテリ質量中心（Ｓ２２）が前記第１アクスル（１２）と前記第２アクスル（１４）の間の中央の１／３（Ｑ）に位置することを特徴とする、
電気自動車。
【請求項２】
（ａ）前記電気モータ（１８）がアウターロータ型モータであり、
（ｂ）ロータ（３９）がＴ字形のロータヨーク（８０）を有し、かつ
（ｃ）ステータ（６６）が少なくとも１つのコイル組立体（４８）を有し、前記コイル組立体が前記ロータヨーク（８０）と前記ロータシャフト（４０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記ロータヨーク（７８）が横断面に関して径方向にＴ字形であることを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車。
【請求項４】
（ａ）前記ロータヨーク（７８）が、例えば内歯などの形状結合輪郭を有し、
（ｂ）前記ロータシャフト（４０）が、例えば外歯などの形状結合輪郭を有し、かつ
（ｃ）これらの形状結合輪郭によって前記ロータヨーク（７８）が前記ロータシャフト（４０）と相対回動不能に接続されている、ことを特徴とする、請求項２または３に記載の電気自動車。
【請求項５】
（ａ）ステータ（６６）がキャップ（７０）を介して基体（６８）と接続されており、少なくとも２つ以上のコイル組立体（４８．１、４８．２、．．．）を有し、
かつ
（ｂ）前記コイル組立体（４８．１、４８．２）が前記ステータ（６６）のキャップ（７０）に取り付けられており、
（ｃ）前記キャップ（７０）が前記基体（６８）に可逆的に取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記電気モータ（１８）の電気モータ質量中心（Ｓ１８）が前記第１アクスル（１２）と前記第２アスクル（１４）の間の中央の１／３に位置することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項７】
−前記バッテリ（２２）が少なくとも２つのバッテリユニットを有し、かつ
−前記バッテリユニット間に前記モータ回転軸（Ｄ１８）が延びることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項８】
（ａ）デファレンシャル（２０）と、
（ｂ）前記電気モータと、前記デファレンシャル（２０）との間のトルクの流れに配置されているギヤ（４２）とによって特徴付けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項９】
（ａ）第２デファレンシャルと、
（ｂ）前記電気モータと、前記第２デファレンシャルとの間のトルクの流れに配置されている第２ギヤとによって特徴付けられる、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１０】
前記電気モータはインナーロータとして、永久磁石（６４）を有するロータシャフトを有することと、
前記ロータシャフト（４０）が長手方向に延びる溝（５０）を有し、前記溝に前記永久磁石（６４）が配置されていることと、を特徴とする、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１１】
−少なくとも２つの第２電気モータモジュール（３８．２）から構成されている第２電気モータ（１８．２）であって、
−前記第２電気モータモジュール（３８．２）が共通の第２ロータ（３９．１）を有し、かつ
−第１ロータ（３９．１）と前記第２ロータ（３９．２）とが互いに平行に延びる第２電気モータ、によって特徴付けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１２】
（ａ）第２電気モータ（１８．２）、
（ｂ）第３電気モータ（１８．３）、及び
（ｃ）第４電気モータ（１８．４）であって、
（ｄ）前記第１電気モータから第４電気モータ（１８．１、１８．２、１８．３、１８．４）の各々がそれぞれ１つのホイール（１６．１、１６．２、１６．３、１６．４）を、特にアングルギヤを介して駆動する、第２電気モータ、第３電気モータ、及び第４電気モータによって特徴付けられる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１３】
電気モータ質量中心（Ｓ１８）が、中央の縦１／４、特に縦１／５に位置することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１４】
（ａ）前記電気モータ（１８）はアウターロータであり、
（ｂ）ステータ（６６）が少なくとも１つのコイル組立体（４８）を有し、かつ
（ｃ）ロータ（３９）が、前記少なくとも１つのコイル組立体（４８）を径方向にスリーブ状に取り囲むロータヨーク（７８）を有する、ことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電動車両（１０）のための電気モータ。
【請求項１５】
前記ロータヨーク（７８）は、横断面に関して径方向にＴ字形であることを特徴とする、請求項１３に記載の電気モータ。
【請求項１６】
（ａ）前記ロータヨーク（７８）が、例えば内歯などの形状結合輪郭を有し、
（ｂ）前記ロータシャフト（４０）が、例えば外歯などの形状結合輪郭を有し、かつ
（ｃ）これらの形状結合輪郭によって前記ロータヨーク（７８）が前記ロータシャフト（４０）と相対回動不能に接続されている、ことを特徴とする、請求項１３または１５に記載の電気モータ。
【請求項１７】
（ｄ）前記アウターロータ型の電気モータモジュール（３８、３８‘）の場合、前記ステータ（６６）がキャップ（７０）を介して前記基体（６８）と接続されており、少なくとも２つ以上のコイル組立体（４８．１、４８．２、．．．）を有し、かつ
（ｅ）前記コイル組立体（４８．１＋４８．２）が前記ステータ（６６）のキャップ（７０）に取り付けられており、
（ｆ）前記キャップ（７０）が前記基体（６８）に可逆的に取り付けられている、ことを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（ａ）第１アクスルと、（ｂ）第２アクスルと、（ｃ）アクスルのうちの少なくとも１つを駆動するための、電気モータ構造高さを有する電気モータと、（ｄ）電気モータに電気エネルギーを供給するための、バッテリ構造高さを有するバッテリと、を備える電気自動車に関する。電気自動車の最も一般的な形として、本発明は電動車両に関する。電動車両は電気自動車であり得るが、必ずしも電気自動車でなければならないというわけではない。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は、かなり以前から製造されており、ルネッサンスを経験している。しかし内燃機関を備えた車両と比べるとその割合はまだ少ない。電動車両の製造が内燃機関を備えた車両の製造より簡単かつ安価であっても、これまでのところ、異なった能力クラスに対して外寸の大きさが異なる電気モータが用いられている。
【０００３】
国際公開第２０１３／１０６０４９号から、電気モータにバッテリから電流が供給される電動車両が知られており、バッテリは中央トンネルに沿って配置され、電動車両の電気モータはホイールアクスル間にではなく、フロントアクスルの前とリアアクスルの後とに配置されている。このような電気自動車は、その駆動装置に関してほとんどモジュール化できない。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１１／０２５９６５７号明細書から、電気モータを複数の編成で配置することができる電気自動車が知られている。このような電動車両もその駆動装置に関してモジュール化し難い。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１５／０１５５８０１号明細書には、軸方向に連結された２つ以上のインナーロータ方式の電気モータが使用される電気バスの形の電動車両が記載されている。さらに、そこで使用される２、３倍高い構造高さのバッテリが電気モータと同じ構造高さを有していない。独国特許出願公開第１０２０１１０５３２５４号明細書は、バッテリが新たに中央トンネルに沿って延びるモジュール構造の電動車両のためのバウカステンシステムを記載する。電気モータの回転軸は、車両の長手軸に対して横向きに延びる。このような電動車両では、電気モータ駆動装置のモジュール化がかなり制約される。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１５／０１６５９００号明細書から、アクスル間の中央に単独の電気モータが配置されている電動車両が知られている。バッテリは、リアアクスルの後の領域に配置されている。このような車両もモジュール化できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１０６０４９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２５９６５７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０１５５８０１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２０１１０５３２５４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／０１６５９００号明細書
【発明の概要】
【０００８】
電動車両に要求されることは、様々なモータリゼーションを少ないコストで提供できるようにするため、駆動装置に関して可能な限りモジュール化可能であるということである。これに加えて、電気モータが可能な限りコンパクトな外寸で特にトルクが強力でなければならない。こうした要求はまだ実現に至っていない。
【０００９】
本発明は、改善された電動車両を提案するという課題にもとづいている。
【００１０】
本発明は、電気モータ構造高さがバッテリ構造高さに相当する属性的に対応する電動車両によりこの問題を解決する。
【００１１】
この電動車両の利点は、電気モータとバッテリとを同じ高さに配置でき、このことが好ましい実施形態であるとともに、電気モータおよびバッテリに必要な構造高さを小さく選定できることにつながるということである。同様に好ましい実施形態である、バッテリと電気モータとが運転席が位置するレベルの下方に配置されているならば特に好都合である。換言すると、その場合、モータとバッテリとが完全に運転席の下に配置されている。このことにより電動車両の重心が低くなり接地性が良くなる。
【００１２】
構造高さをこのように適合させることがバッテリと電気モータのモジュール化を可能にするということが特に有利である。これはまた、異なる駆動能力を有する異なったモデルの製造を効率的に計画すること、および成し遂げることを可能にする。
【００１３】
本明細書の範囲内で、電動車両とは、特に、例えば電気自動車または電気トラックなどの陸上車両と解される。殊に電動車両は４つのホイールを有する。
【００１４】
アクスルとは、ホイールが取り付けられている部品と解される。ホイールが回転するときの中心となる数学的軸は回転軸と呼ばれる。
【００１５】
電気モータ構造高さは、特に、電気モータの質量の９０％を含む想定された最小体積の直方体を用いて算出される。換言すると、これは有利でないことも多いが、電気モータの比較的小さい領域が突出するか、または突出部を形成することが可能である。
【００１６】
バッテリ構造高さは同じ仕方で算出される。
【００１７】
電気モータとバッテリとが同じ高さイン配置されているという特徴とは、特に、電気モータ質量中心からのバッテリ質量中心の垂直方向の距離が、電気モータの構造高さの最大で１／４、特に最大で１／５であることと解される。
【００１８】
バッテリとは複数のガルバニ電池が相互接続されたものと解される。特に、バッテリは、ガルバニリチウム電池を備えている。これに代えて、またはこれに加えて、バッテリは、例えばバナジウムフローバッテリなどの少なくとも１つのフローバッテリまたは少なくとも１つのフローバッテリモジュールを備えていてもよい。
【００１９】
電気モータがデファレンシャルを介してアクスルのホイールを駆動するならば好都合である。しかしこれに代えて、１つより多い電気モータが設けられ、電気モータのうちの少なくとも１つがただ１つのホイールを駆動することも可能である。この場合、カーブ走行時に回転速度の差が生じたとしても電子的に制御して解消される。
【００２０】
殊に、電動車両は、１時間当たり５０キロメートルで一定のときの駆動トルクの少なくとも５０％が電気モータからのものであるという車両である。それが純粋な電動車両である、すなわちホイールが電気だけで駆動されるならば特に好都合である。
【００２１】
電気モータが完全にアクスル間に配置されているならば好都合である。これは特に、２つの平面間に位置する領域に電気モータが配置され、平面の各々が垂直に延び、直進走行時に電動車両のホイールの回転軸を通ることと解されるべきである。第１アクスルに対する電気モータの距離が可能な限り小さく、殊に第２アクスルの距離と最大でファクタ２だけ異なることが特に好都合である。このような電動車両は、垂直軸を中心とした回転に関して特に小さい質量慣性モーメントを有する。そのため電動車両は特に有利な走行特性を有する。
【００２２】
電動車両の長手軸に対する電気モータの、特に最前の電気モータモジュールの最前端と、電気モータの後端、殊に最後の電気モータモジュールとの間の距離がアクスル距離の最大で１５％であるならば好都合である。
【００２３】
殊に、電動車両は車両床を具備する。電気モータとバッテリとは車両床に配置されていてもよい。これに代えて、電気モータとバッテリとは車両床に懸吊状に組み付けられている。懸垂状の組み付けには、特に容易に行うことができるという利点がある。車両床への組み付けは、バッテリを外部からの影響から保護する場合に利点がある。
【００２４】
好ましい一実施形態では、電気モータは少なくとも２つの、特に少なくとも３つの、殊に少なくとも４つの電気モータモジュールから構成されており、電気モータモジュールは、モータ回転軸に対して相前後して配置されており、複数の連結されたロータシャフトまたは共通のロータシャフトを有する。電気モータモジュールは、殊に同じ構造で形成され、互いに接続されている。
【００２５】
殊に、２つの電気モータモジュール間には電気モータの一続きのロータシャフトのためのシャフト軸受が配置されている。このようにすることで車両が非平坦な地面を走行するときのロータの振動が低減される。
【００２６】
殊に、電気モータはアウターロータであり、ロータは、特にＴ字形の外側部を有し、ステータは少なくとも１つのコイル組立体を有し、コイル組立体は、外側部とロータシャフトとの間に配置されている。特にＴ字形の外側部は、ロータヨークと呼ぶこともできる。このようにすることで、小さい構造高さであると同時に高トルクになる。換言すると、少なくとも１つのコイル組立体がロータの外側部とそれ以外の部分との間に突出する。ロータヨークがモータ回転軸に対して垂直に延びる対称平面に対して対称であることが可能であるが必要ではない。Ｔ字形のという名称は、中心線が位置する平面の横断面を指す。
【００２７】
好ましい一実施形態では、ロータヨークとロータシャフトとは形状結合的に互いに接続されている。例えばロータヨークは内歯を有し、ロータのシャフトは外歯を有し、ロータヨークは、内歯と外歯とによってシャフトと相対回動不能に接続されている。このことは組立を容易にする。
【００２８】
殊に、外側部はその径方向内側に永久磁石を備えている。少なくとも１つのコイル組立体は、電気的、機械的、および／または熱的にステータのキャップと接触している。換言すると、少なくとも１つのコイル組立体は、電動車両の運転時にコイル組立体の廃熱が能動的または受動的に排出されるようにステータのキャップに取り付けられている。
【００２９】
電気モータモジュールは、殊に電気的に整流される永久磁石励磁型同期モータである。
【００３０】
電気自動車が電子的モータ制御装置を有し、電子的モータ制御装置によってバッテリの直流電圧を可変に設定可能な周波数の交流電圧に変換可能であるならば特に好都合である。この交流電圧が電気モータモジュールに印加され、それによりこの電気モータモジュールは設定可能な周波数またはその一部と同じ回転周波数で回転する。
【００３１】
電気モータが、第１アクスルと第２アクスルとの間のアクスル距離の少なくとも１／３、殊に少なくとも１／２に相当する構造長さを有するならば好都合である。大きい構造長さにより最大トルクが高くなる。これまで高トルクを得るためにはロータ直径を大きくすることが有利とされる。しかしここでは電気モータの望ましいモジュール方式にもとづいて、そうでなければ例えば製造に比較的手間がかかるといったいつもの欠点を生じることなしに、同じモータモジュールをいくつか使用することによって構造長さを大きくすることができる。
【００３２】
ロータが中空シャフトを有するならば好都合である。このようにすることで振動質量が低減される。これに加えて、冷却流体、特に空気、または冷却液、例えば水が中空シャフトを通して送られることによりロータを内側から冷却することが可能である。
【００３３】
バッテリの質量の８０重量パーセント、殊に少なくとも８５重量パーセントがアクスル間に配置されるようにバッテリが配置されているならば好都合である。この配置は、電気自動車の特に良好な走行特性をもたらす。
【００３４】
バッテリのバッテリ質量中心および／または電気モータの電気モータ質量中心がアクスル間に、特にアクスル間の中央の１／３に、殊に中央の１／５（クォンタイル）に位置する。２つのアクスルが水平平面に沿って延在するように車両が止まっている場合、第１垂直平面は、第１アクスルが第１垂直軸に沿って延在するように延びる。第２垂直軸は、第２アクスルが第２垂直軸に沿って延在するように延びる。２つの垂直軸は互いに平行に延びる。中央の１／３は、正確に第１垂直軸と第２垂直軸との間にある中心点から等しい距離にある更なる２つの垂直軸であって、第１垂直軸および第２垂直軸の距離の１／３に相当する距離を有する更なる２つの垂直軸間の領域である。その場合、対応する質量中心は、これらの２つの更なる垂直軸間に配置されている。バッテリもしくは電気モータのこのような配置は、特に好都合な走行特性をもたらす。なぜなら電動車両のヨー運動、ピッチ運動、またはロール運動に関する質量慣性モーメントが特に小さいからである。
【００３５】
電気モータ質量中心が電気自動車の長手方向に対して中央の１／３、特に中央の１／５に位置するならば好都合である。中央の１／３は、長手方向に対して横向きの方向、すなわちアクスルの延在方向に延在する。長手方向に対する幾何学的中心線は、左側のフロントホイールおよび右側のフロントホイールとの距離と、左側のリヤホイールおよび右側のリヤホイールとの距離が同じ直線である。中心線は、中央の１／３の中心を通って延びる。
【００３６】
殊に、乗客室は中央トンネルのない床を有する。バッテリと電気モータとは同じ構造高さを有するので、より大きい電気モータを収容するための中央トンネルはなくてもよい。本発明は、電気モータを長く形成することによって電気モータのトルクを高めることが有利であるという知見にもとづいている。これまでの車両では、可能な限り大きいロータ直径とより小さい構造長さの電気モータがトルクを高めるとされた。しかしこのことによって電気モータ質量中心が不利な位置に置かれ、および／または中央トンネルが必要となる。本発明による電動車両では中央トンネルなしですませられる。
【００３７】
乗客室が中央トンネルのない床を有するという特徴とは、特に、床が技術的意味において平坦であることと解される。換言すると、隆起は可能ではあるが最大の隆起が小さい。特に運転席と助手席との間の最大の隆起は、乗客室の床によって想定される均一平面上の最大で１０センチメートルである。
【００３８】
殊に電動車両は長手軸を具備し、モータ回転軸は長手軸に沿って延在する。このことは特にモータ回転軸が長手軸と平行に延在することが可能ではあるが必要ではないと解されるべきである。特にモータ回転軸と長手軸との間にオフセット角度が可能であり、オフセット角度は殊に最大で２０°、特に最大で５°である。
【００３９】
殊に、バッテリは少なくとも２つのバッテリユニットを備え、モータ回転軸はバッテリユニット間に延びる。モータ回転軸がバッテリユニット間に延びるという特徴は、第１アクスルと第２アクスルとが沿って延在する平面へのモータ回転軸の投影が第１バッテリユニットの第１バッテリユニットの質量中心と第２バッテリユニットとの第２バッテリユニット質量中心との間に延びることと解される。２つのアクスルが沿って延びる平面へのそれぞれの投影に関して第１バッテリユニットが第２バッテリユニットから分離されるように回転軸が延びるならば特に好都合である。換言すると、バッテリユニットのガルバニ素子は、回転軸の投影の一方の側から他方の側へ延びない。しかしながら電気コネクタ、特にケーブルが回転軸の投影の一方の側から他方の側へ延びることは可能である。
【００４０】
殊に、電気モータは永久磁石を有するロータを具備する。その場合、電気モータがインナーロータ型モータであることが可能である。多くの場合、しかし常にではないより良い選択肢は、そうでなければ同じ外寸でトルクがはるかに強力なアウターロータ型モータである。
【００４１】
電動車両は、殊にデファレンシャルと、モータとデファレンシャルとの間のトルクの流れに配置されているギヤとを具備する。電動車両が第２デファレンシャルと、モータと第２デファレンシャルとの間のトルクの流れに配置されている第２ギヤとを有することは可能であるが必要ではない。第１デファレンシャルは、殊にフロントアクスルのホイールを駆動する。第２デファレンシャルは、殊にリアアクスルのホイールを駆動する。２つのデファレンシャルによって四輪駆動を実現することができる。第１デファレンシャルおよび／または第２デファレンシャルは、それぞれ電気モータの対応するロータと相対回動不能に連結されている。
【００４２】
電気モータは、それが永久磁石を有するロータを有しているならば特に簡単に製造することができる。その際、ロータは長手方向に延びる溝を有し、これらの溝には永久磁石が配置されている。例えば永久磁石は溝に挿入されている。
【００４３】
特に高いトルクを得るため、および／または簡単に四輪駆動を実現するために、電動車両が、少なくとも２つの、特に少なくとも３つの、少なくとも４つの、少なくとも５つの、少なくとも６つ以上の第２電気モータモジュールから構成されている第２電気モータを備えるならば好都合であり、第２電気モータモジュールは共通の第２ロータを有し、第１ロータと第２ロータとは互いに平行に延びる。その際、第１電気モータが第１アクスルのホイールを駆動し、第２電気モータが第２アクスルのホイールを駆動することが可能である。これに代えて、第１電気モータと第２電気モータとが共同でアクスルのうちの１つの、例えばフロントアクスルおよび／またはリアアクスルのホイールを駆動することも可能である。第２電気モータモジュールの個数は殊に３０未満である。
【００４４】
好ましい一実施形態では、電気モータは殊に少なくとも２つの電気モータモジュールから構成される第２電気モータと、殊に少なくとも２つの電気モータモジュールから構成される第３電気モータと、殊に少なくとも２つの電気モータモジュールから構成される第４電気モータとを備え、電気モータの各々はそれぞれ１つのホイールを、特にアングルギヤを介して駆動する。すべての電気モータモジュールが同じ構造であるならば好都合である。すべてのモータが、それぞれのホイールに同じトルクを加え、殊に空転が抑制されるようにモータ制御装置によって制御されるならば好都合である。そのようなアンチスキッド制御は従来技術に属し、したがってこれ以上は説明しない。
【００４５】
殊に、ステータは基体と第２コイル組立体とを有し、コイル組立体はステータのキャップに取り付けられており、キャップは基体に可逆的に取り付けられている。そのようにして電気モータを容易に組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】本発明の第１の実施形態による電動車両の三次元部分図である。
【図１ｂ】図１ａの電動車両の後方からの断面図である。
【図２】第２の実施形態による電動車両の図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による電動車両の図である。
【図４】本発明の第４の実施形態による電動車両の図である。
【図５】本発明の第５の実施形態による電動車両の図である。
【図６】本発明の第６の実施形態による電動車両の図である。
【図７ａ】本発明による電動車両のためのインナーロータとしての電気モータの等角図としての部分図である。
【図７ｂ】本発明による電動車両のためのインナーロータとしての電気モータの断面図としての部分図である。
【図７ｃ】本発明による電動車両のためのインナーロータとしての電気モータの断面図としての部分図である。
【図８ａ】本発明による電動車両のためのアウターロータとしての本発明による電気モータの等角図としての部分図である。
【図８ｂ】本発明による電動車両のためのアウターロータとしての本発明による電気モータの等角図としての部分図である。
【図８ｃ】本発明による電動車両のためのアウターロータとしての本発明による電気モータの断面図としての部分図である。
【図８ｄ】本発明による電動車両のためのアウターロータとしての本発明による電気モータの断面図としての部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明について添付の図面をもとにして詳細に説明する。
【００４８】
図１ａは、フロントアクスルの形態の第１アクスル１２とリアアクスルの形態の第２アクスル１４とを有する電気自動車の形態の本発明による電動車両１０を示す。第１アクスル１２にはホイール１６．１、１６．２が取り付けられており、第２アクスル１４にはホイール１６．３、１６．４が取り付けられている。電気モータ１８は、デファレンシャルと呼ぶこともできるデファレンシャルギヤ２０を介して第１アクスル１２のホイール１６．１、１６．２を駆動する。
【００４９】
電気モータ１８にはバッテリ２２により電流が供給される。バッテリ２２は、少なくとも２つの、この事例では８つのバッテリユニット２４．１、２４．２、．．．、２４．８を備えている。
【００５０】
バッテリユニット２４．１、２４．３、２４．５、２４．７と２４．２、２４．４、２４．６、２４．８との間にモータ回転軸Ｄ１８が延びることが見て取れる。モータ回転軸Ｄ１８の右側に配置されたバッテリユニット２４．１、２４．３、２４．５、２４．７の質量ｍｒは、モータ回転軸Ｄ１８の左側のバッテリエレメント、すなわちこの事例ではバッテリエレメント２４．２、２４．４、２４．６、２４．８の質量ｍｌに相当する。
【００５１】
２つの質量ｍｒ、ｍｌが合致するという特徴は、特に２つの質量が最大で２０％、殊に最大で１５％互いに異なることと解される。
【００５２】
電動車両１０は車両床２５を具備している。この実施形態では、車両床２５にバッテリ２２と電気モータ１８とが組み付けられている。これに加えて電動車両１０は、特に金属板からなる例えばアウタースキンならびにシートおよびステアリングなどの図示されないコンポーネントを備えている。
【００５３】
これに加えて、図１ａは、電気モータ質量中心Ｓ１８が中央の縦１／４ＬＱ、特に縦１／５に位置することを示す。一般に、電気モータ質量中心Ｓ１８が中心線Ｍに可能な限り密接しているならば好都合である。
【００５４】
これに加えて、すべてのバッテリモジュール２４が配置されており、したがってバッテリ２２がアクスル１２、１４間に配置されていることが見て取れる。しかしながらバッテリモジュール２４．ｊ（ｊ＝１、２、．．．、バッテリモジュールの数）の一部がアクスルの向こう側に配置されていることも可能であるが、バッテリモジュール２４．ｊの質量の少なくとも８０重量パーセントがアクスル間に配置されているならば有利である。この実施形態では、電気モータ１８の構造長さＬ１８はアクスル距離Ａの０．４倍である。
【００５５】
図１ｂは、電動車両１０の後から見た図を示す。電気モータ構造高さｈＭがバッテリ構造高さｈＢに相当することが見て取れる。電気モータ構造高さｈＭは、バッテリ２２の質量の９０％を含む、電気モータの最小体積の想定された直方体Ｑ１の高さである。これに加えて図１ｂは電動車両１０の車体２６を示す。これに加えて乗客室３６の平坦な床３４に配置された運転席３０と助手席３２とが描かれている。
【００５６】
電気モータ質量中心Ｓ１８がバッテリ質量中心Ｓ２２の高さＨ２２に相当する高さＨ１８に位置することが見て取れる。
【００５７】
図２は、電気モータ１８が３つの相前後して連結された電気モータモジュール３８．１、３８．２、３８．３から構成されている本発明による電動車両１０の第２の実施形態を示す。すべての３つの電気モータモジュール３８．１、３８．２、３８．３は同じ構造であり、互いに連結されたロータシャフト４１を有している。この実施形態のように各電気モータモジュール３８．ｉ（ｉ＝１、．．．Ｎ；Ｎ：電気モータモジュールの数）が自身のロータエレメントを有することは可能であるが必要ではなく、個々のロータエレメントは互いに接続され、それによりロータ３９を形成する。ロータが接合箇所なしに形成されていることも可能である。電気モータモジュール３８．ｉは同じ構造である。
【００５８】
図２は、電動車両１０がデファレンシャルギヤ２０と電気モータ１８との間に付加的ギヤ４２を有することを示す。このようにしてホイール回転数へのロータ回転数の簡単な適合が可能である。特に、相応に殊に減速ギヤであるギヤ４２のない場合より高い回転数で電気モータを運転することができる。
【００５９】
この実施形態では、電気モータ１８の構造長さＬ１８は同様にアクスル距離Ａの０．４倍である。
【００６０】
図３は、電気モータ１８の連結されたロータシャフト４１がデファレンシャル２０および第２デファレンシャル４４と相対回動不能に接続されている本発明による電動車両１０の別の実施形態を示す。この事例では、連結されたロータシャフト４１の端が第２ギヤ４６を介して第２デファレンシャル４４と接続されている。
【００６１】
図２による実施形態とは異なり、電気モータ１８は５つの電気モジュール３８．ｉ（Ｎ＝５）を具備している。図２による電気モータの最大トルクＭｍａｘはＭｍａｘ＝３００である。これに対して図３による電動車両の最大トルクＭｍａｘはＭｍａｘ５００Ｎｍである。最大トルクは、電気モータモジュールＮの数とともに直線的に上昇することがわかる。
【００６２】
この実施形態では、電気モータ１８の構造長さＬ１８がアクスル距離Ａの０．７倍である。
【００６３】
図４は、本発明による電動車両１０の第４の実施形態を示す。電気モータ１８は、複数のステータコイル組立体４８．１、．．．、４８．Ｎ４８（Ｎ４８：ステータ組立体の個数）を有する。一続きのロータシャフト４０を取り外さなくても、各ステータコイル組立体４８．ｊ（ｊ＝１、．．．、Ｎ４８）を取り外すことができる。一続きのロータシャフト４０は溝５０．１、５０．２を有することが見て取れ、これらの溝には、明瞭化するために図示されない永久磁石が挿入されている。図４による電気モータはインナーロータである。
【００６４】
図５は、第２電気モータ１８‘を有する本発明による電動車両１０の第５の実施形態を示す。第２電気モータは、３つの電気モータモジュール３８‘．１、３８‘．２および３８‘．３を備えている。２つの電気モータモジュール３８‘．１、３８‘．３は同じ構造である。一続きのロータシャフト４０‘は、一続きのロータシャフト４０と技術的意味において平行に延び、すなわち例えば最大で５°の小さい偏差が許容可能である。これに加えて、２つの一続きのロータシャフト４０および４０‘と、したがって割り当てられたモータ回転軸Ｄ１８、Ｄ‘１８は、その他の実施形態のように、電動車両１０の長手軸Ｌに沿って延びる。
【００６５】
２つの電気モータ１８、１８‘は共同で第１連結ギヤ５２と第２連結ギヤ５４とを駆動する。第１連結ギヤ５２は、第１デファレンシャル２０と相対回動不能に連結されており、第２連結ギヤ５４は、第２デファレンシャル４４と相対回動不能に接続されている。
【００６６】
図６は、４つの電気モータ１８．１、１８．２、１８．３および１８．４が使用される本発明による電動車両１０の第６の実施形態を示す。この場合、第１電気モータ１８．１は第１ホイール１６．１を駆動し、第２電気モータ１８．２は第２ホイール１６．２を駆動する。第３電気モータ１８．３は第３ホイール１６．３を駆動し、第４電気モータ１８．４は第４ホイール１６．４を駆動する。これに加えて電動車両１０は、すべての電気モータおよびバッテリと接続されている模式的に描かれたモータ制御部５８を具備している。モータ制御部５８は、すべての電気モータ１８．１、．．．、１８．４を制御するように形成されており、それにより電動車両１０のカーブ走行時に、ホイールの異なった角速度がそれぞれの電気モータの適合させた回転数になり、それによりすべてのホイール１６．ｉのスリップが同じ大きさであり、理想的な場合にはゼロである。各電気モータは２つ以上の同じ構造の電気モータモジュールから構成されていることが可能である。
【００６７】
すべての図示された電動車両ではバッテリ質量中心Ｓ２２（図１ａを参照）がアクスル１２、１４間に位置する。示された実施形態では、車両質量中心Ｓ１０からのバッテリ質量中心Ｓ２２の距離が、２つのアクスル１２、１４のアクスル距離Ａの最大で１／４である。同様に、電気モータ質量中心Ｓ１８は、車両質量中心Ｓ１６に密接し、特にアクスル１２、１４間の長手軸Ｌに沿って中央のクォンタイルＱに位置する。
【００６８】
図１ｂは、バッテリ２２、特にバッテリのガルバニ電池が電気モータ１８の下方に位置しないことを示す。換言すると、すべてのバッテリモジュール２４．ｉは長手軸Ｌに対して電気モータ１８の右側または左側に配置されているのであって、電気モータの上側または下側にではない。
【００６９】
図７ａは、インターロータ型の２つの相前後して位置する電気モータモジュール３８．１および３８．２と、一続きのロータシャフト４０を支持し、車両床２５（図４、図５を参照）に取り付けるためのシャフト軸受６０．１、６０．２とを示す。この事例ではねじ６２．１、．．．の形態の着脱可能な締結エレメントによって電気モータモジュール３８．１、３８．２を取り外すことができることが見て取れる。
【００７０】
すべての電気モータモジュール３８．ｋ（ｋ＝１、２、．．．電気モータモジュールの数）は電気的に整流される永久励磁型同期モータである。
【００７１】
図７ｂは、一続きのロータシャフト４０の溝５０．１、５０．２．．．に、コイル組立体４８によって回転するべく励磁される永久磁石６４．１．．．が挿入されているインナーロータ型の電気モータモジュールの垂直断面図を示す。
【００７２】
図７ｃは、インナーロータ型の電気モータモジュール３８．１および３８．２の側面図を示す。
【００７３】
図８は、２つの相前後して位置するアウターロータ型の電気モータモジュール３８．１および３８．２を示し、ステータ６６が基体６８と第１キャップ７０．１と第２キャップ７０．２とを有している。キャップ７０．１、７０．２は、ねじ６２．１、６２．２、．．．、６２．８により基体６８に可逆的に取り付けられている。各キャップ７０．ｉは、少なくとも１つのステータコイル組立体と堅固に接続されている。
【００７４】
図８ｂは、図８の他の部分図のように、中空シャフトの形態のシャフト７２を備えるロータ３９の縮尺に従う図を示す。シャフト７２は外歯７４を具備し、ロータヨーク７８が内歯７６で外歯上に着座する。ロータヨーク７８は、ロータ３９のＴ字形の外側部を形成する。これに加えてロータ３９が第２ロータヨーク７８‘を有することが見て取れる。当然のことながら、さらなるロータヨークが設けられていてもよい。例えば電気モータは少なくとも３つのロータヨークを備えている。図８ｂには、明瞭化するためにロータの永久磁石は図示されていない。
【００７５】
図８ｃは、アウターロータ型の電気モータモジュール３８．１の断面図を示す。ロータヨーク７８の外套部８０の内側に永久磁石６４が配置されていることが見て取れる。これらの永久磁石は、ステータコイル組立体４８によって動かされる。例えば永久磁石６４．ｉは、外套部８０の径方向内側の溝に挿入されている。
【００７６】
図８ｄは、Ｔ字形のロータヨーク７８および７８‘を有するアウターロータ型の電気モータモジュール３８．１および３８．２の断面図を示す。コイル８２．ｉがステータ６６のキャップ７０と機械的に不動に、かつこれに加えて熱的に接続されていることが見て取れる。換言すると、コイル８２．ｉを備える少なくとも１つのコイル組立体４８は、電動車両の運転時にコイル組立体４８の廃熱が能動的または受動的に排出されるようにステータ６６のキャップ７０に取り付けられている。
【符号の説明】
【００７７】
１０  電動車両
１２  第１アクスル
１４  第２アクスル
１６  ホイール
１８  電気モータ
２０  デファレンシャル
２２  バッテリ
２４  バッテリモジュール
２５  車両床
２６  車体
２８  カルダンシャフト
３０  運転席
３２  助手席
３４  床
３６  乗客室
３８  電気モータモジュール
３９  ロータ
４０  ロータシャフト、一続きの
４１  ロータシャフト、連結される
４２  ギヤ
４４  第２デファレンシャル
４６  第２ギヤ
４８  ステータコイル組立体
５０  溝
５２  第１連結ギヤ
５４  第２連結ギヤ
５６  電気モータユニット
５８  モータ制御部
６０  シャフト軸受
６２  ねじ
６４  永久磁石
６６  ステータ
６８  基体
７０  キャップ
７２  シャフト
７４  外歯
７６  内歯
７８  ロータヨーク
８０  外套部
８２  コイル
Ａ  アクスル距離
Ｄ１８  モータ回転軸
ｈＭ  電気モータ構造高さ
ｈＢ  バッテリ構造高さ
ｉ  連続数添え字
ｊ  連続数添え字
Ｌ  長手軸
ｍｌ  モータ回転軸の左側のバッテリエレメントの質量
ｍｒ  モータ回転軸の右側のバッテリエレメントの質量
Ｍｍａｘ  最大トルク
Ｎ３８  電気モータモジュールの数
Ｎ４８  ステータ組立体の個数
Ｑ  中央のパーセンタイル
ＬＱ  縦１／４
Ｓ２２  バッテリ質量中心
Ｓ１８  電気モータ質量中心
Ｓ１０  車両質量中心
【図１ａ】
2020521671.tif 000003
【図１ｂ】
2020521671.tif 000004
【図２】
2020521671.tif 000005
【図３】
2020521671.tif 000006
【図４】
2020521671.tif 000007
【図５】
2020521671.tif 000008
【図６】
2020521671.tif 000009
【図７ａ】
2020521671.tif 000010
【図７ｂ】
2020521671.tif 000011
【図７ｃ】
2020521671.tif 000012
【図８ａ】
2020521671.tif 000013
【図８ｂ】
2020521671.tif 000014
【図８ｃ】
2020521671.tif 000015
【図８ｄ】
2020521671.tif 000016
【国際調査報告】
2020521671.tif 000017
2020521671.tif 000018
2020521671.tif 000019
2020521671.tif 000020
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