ELECTRIC WHEEL DRIVE FOR VEHICLES, IN PARTICULAR FOR HYBRID PASSENGER CARS

Abstract: 1. Electric wheel drive for vehicles with internal combustion engine, particularly for passenger cars, with individual brush, polyphasic, electronically speed controlled electric motors associated with the wheels as wheel hub motors being fed from a battery accordingly provided, characterized in that the wheel hub motors are parts of a drive system existing independently besides a conventional internal combustion drive, that the wheel hub motors are formed as homopolar multiple-airgap axial-field motors whose rotors (1) replace the wheel drums and brake disks and whose stators (2) replace the brake pads and brake splash shields of at least two wheels of a pair of wheels of a conventional motor vehicle with internal combustion engine, that the rotor (1) of the axial-field motor has a tubular permanent magnet (6) of high energy density - e.g. constructed with tube sectors and/or ring disks - with essentially axial magnetization and forged iron disks (7) frontally adjoining the permanent magnet (6) including pole arms on the periphery, of which disks the one facing the external side of the wheel carries the fastening means for the wheel rim, the stator windings (15) being arranged in the axial airgaps between the pole arms on the periphery, and that in the axial-field motor Hall effect switches (H1, H2, H3) or the like sensors controlling the axial-field motor in the propulsion and braking operation modes via an electronic control system are provided.

Description: Elektrischer Radantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Hybrid-Persohenkraftwagen Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Radantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen mit Brennkraftmotor, mit den Rädern als Radnabenmotoren zugeordneten und aus einer entsprechend vorgesehenen Batterie gespeisten einzelnen bürstenlosen mehrphasigen, elektronisch in der Drehzahl gesteuerten Elektromotoren. Durch die Zeitschrift "Elektrotechnik und Maschinenbau" Heft 8, August 1976, Seiten 335 bis 341, ist ein spezielles Elektros trass enf ahr zeug mit elektrischen Radnabenmotoren an eigenen grossen Triebrädern bekannt geworden. Der Antrieb erfolgt ausschliesslich elektrisch, wobei zur Speisung der Radnabenmotoren ein von einem Brennkraftmotor angetriebener Generator und eine Batterie vorgesehen sind. Durch die GB-A-1 246 354 ist ein Kraftfahrzeug mit über Elektromotoren angetriebenen Rädern bekannt geworden. Der Antrieb erfolgt ausschliesslich elektrisch, wobei die Elektromotoren wahlweise von einem über eine Gasturbine angetriebenen Generator -oder eine Batterie gespeist werden. Durch die DE-A-28 02 753 ist für Fahrzeugantriebe ein heteropdärer Synchronmotor bekannt geworden, der Sensoren zur Information der Lage der Magnete des Läufers zur Wicklung des Ständers enthält und mehrere Läuferund Ständerringe zur Leistungserhöhung ohne Vergrösserung des Durchmessers enthalten kann. Durch die DE-A-21 09 029 schliesslich ist ein Fahrzeugantrieb bekannt geworden, bei dem ein bürstenloser Dreiphasenmotor mit Permanentmagnetläufer über eine elektronische Regeleinrichtung mit einer Sensoreinrich tung für die Drehstellung des Läufers in Antriebs- und Bremsbetrieb gesteuert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Radantrieb der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welcher einfach und robust im Aufbau und Betrieb ist und ohne grösseren konstruktiven Aufwand auch bei vorhandenen Kraftfahrzeugen anstelle der Bremsen als Teil eines unabhängigen w#eiteren Antriebssystems einbaubar ist, um den Kraftstoffverbrauch des Brennkraftmotors zu verringern bzw. im Kurzstreckenverkehr überhaupt auf Null zu bringen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Radnabenmotoren als Teile eines unabhängigen weiteren Antriebssystems in Form von homopolaren Mehrspalt Axialfeldmotoren ausgebildet sind, deren Läufer die Radtrommeln und Bremsscheiben und deren Ständer die Bremsklötze und Spritzschutzplatten an wenigstens zwei Rädern eines Räderpaares eines konventionellen Kraftfahrzeuges mit Brennkraftmotor ersetzen, und dass in dem Axialfeldmotor Halleffektschalter oder dergleichen Sensoren zum Steuern des Axialfeldmotors in Antriebs- und Bremsbetrieb über eine elektronische Regeleinrichtung vorgesehen sind. Ein derartiger Axialfeldmotor ist robust im Betrieb und sehr schnell einzubauen, insbesondere an den nichtangetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges. Die Axialfeldmotoren anstelle der Bremsen und die Regeleinrichtung sind in kürzester Zeit in das Kraftfahrzeug eingebaut und mit der zugehörigen Batterie verbunden. Der Einbau ist jederzeit reversibel. Das Kraftfahrzeug erhält gemäss der Erfindung ein unabhängiges zweites Antriebssystem. Zweckmässig besteht der Läufer des Axialfeldmotors aus einem auf der Radachse gelagerten, axial magnetisierten oder nicht-magnetischen Tragrohr, einem hierauf aufgesetzten rohrförmigen Permanentmagneten hoher Energiedichte mit im wesentlichen axialer Magnetisierung, stirnseitig an den Permanentmagneten anschliessenden Schmiedeeisenscheiben, von denen die radaussenseitige Scheibe die Befesitgungsmittel, z.B. Schrauben, für die Radfelge trägt, und auf den Permanentmagneten am Umfang aufgesetzten Polringen aus Tragarmsternen und axial magnetisierten Polstücken hoher Energiedichte an den freien Enden der Tragarme. Der rohrförmige Permanentmagnet kann aus Rohrsektoren und/oder Ringscheiben aufgebaut sein. Der Ständer des Axialfeldmotors besteht vorteilhaft aus einem topfförmigen Gehäuse und an dem Gehäuse angebrachten, nach innen ragenden Tragelementen, welche in den Luftspalten zwischen den Polstücken angeordnete flache Ringwicklungen tragen. Dies ergibt einen besonders kompakten und stabilen Aufbau. Zweckmässig bestehen der Permanentmagnet und die Polstücke aus einer Samariumcobaltlegierung. Die Ringwicklungen sind vorteilhaft aus geschuppt angeordneten Lamellenwindungen aufgebaut. In einer besonders zweckmässigen Ausführungsform weist der Axialfeldmotor fünf Polringe und sechs Luftspalte auf. Die Zahl der Polringe (und Luftspalte) ist bei jedem Fahrzeug von dem an der Achse vorhandenen Raum bestimmt. Vorteilhaft weist er acht Pole und eine dreiphasige Wicklung auf. Im Falle eines achtpoligen Axialfeldmotors mit drei phasiger Wicklung sind Halleffektschalter zum Steuern des Motors um jeweils 150 räumlich zueinander versetzt am Ständer angebracht. Die elektronische Regeleinrichtung ist vorteilhaft zum Steuern des Axialfeldmotors in Antriebs-, Widerstandsbrems- und Nutzbremsbetrieb geschaltet. Weiter enthält die elektronische Regeleinrichtungr.;ror#- teilhaft einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM), welcher Antriebs- und Sicherheitssignale aufnimmt und Steuersignale abgibt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die elektronische Regeleinrichtung mit gesteuerten Siliziumgleich- richtern (SCR) aufgebaut. Zweckmässig ist die elektronische Regeleinrichtung mit einem Dreistellungsschalter für Vorwärtsbetrieb, ausschliesslich Bremsbetrieb und Rückwärtsbetrieb des Axialfeldmotors einschaltbar. Gemäss einem allgemeinen Aspekt der Erfindung wird ein elektrischer Radantrieb für nicht schienengebundene Motorfahrzeuge vorgesehen, der anstelle der Bremsen derart unmittelbar an den Rädern angebrachte kompakte Elektromotoren enthält, welche die Bremsen räumlich und funtktionsmässig ersetzen, dass der Läufer die rotierenden Teile der Bremse, wie z.B. die Bremstrommel oder die Radtrommel und die Bremsscheibe ersetzt, während der Ständer die stationären Teile der Bremse, wie z.B. die Bremsbacke, die Bremsklötze und die Spritzschutzplatte oder Bremsdeckplatte ersetzt. Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine schematische Axialschnittansicht eines auf einer Fahrzeugachse aufgesetzten Axialfeldmo tors gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Stirnansicht des Läufers des Axialfeldmo tors nach Fig. 1 in kleinerem Massstab, mit an gedeuteten Halleffektschaltern, Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht durch ei nen Tragarmstern mit Polstücken des Axialfeld motors nach Fig. 1, Fig. 4 eine Lamellenwindung der Ringwicklungen des Axialfeldmotors nach Fig. 1, Fig. 5 eine Darstellung des Schaltverlaufs der Hall effektschalter in Fig. 2, Fig. 6 ein Schaltbild einer Schaltung mit gesteuer ten Siliziumgleichrichtern zum Steuern des Axialfeldmotors nach Fig. 1, Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Stromver laufs in den drei Phasen des Axialfeldmotors nach Fig. 1, und Fig. 8 eine Schaltung zur Steuerung der Schaltung nach Fig. 6. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte bürstenlose Axialfeldmotor ist achtpolig und dreiphasig und weist sechs-etwa 8 mm weite Luftspalte auf. Er besteht aus einem Läufer 1 und einem Ständer 2. Läufer 1 und Ständer 2 ersetzen ohne Änderung der Radachse 3 die Radtrommel samt Scheibenbremse und zugehöriger Spritzschutzplatte des Rades. Der Läufer 1 umfasst ein über Lager 4 auf der Radachse 3 gelagertes, axial magnetisiertes oder nichtmagneti- sches Tragrohr 5. Bei Antriebsrädern ist der Läufer 1 mit der (drehbaren) Radachse solidarisch und die zusätzlichen Lager-4 entfallen. Auf dem Tragrohr 5 ist ein rohrförmiger Permanentmagnet 6 hoher Energiedichte mit im wesentlichen axialer Magnetisierung aufgesetzt. Der Permanentmagnet 6 kann aus Ringscheiben und/oder Ringsektoren aufgebaut sein. Zweckmässig besteht er aus einer Samariumcobaltlegierung einer Energiedichte von 2 x 10 5J/m3. An den Permanentmagneten 6 schliessen stirnseitig Schmiedeeisenscheiben 7, die beispielsweise 1,9 cm dick sind, an. Die radaussenseitige Schmiedeeisenscheibe 7 trägt die Befestigungsmittel für die Radfelge, wie es bei 8 angedeutet ist. Der im wesentlichen axial magnetisierte Permanentmagnet 6 kann im Bereich der Schmiedeeisenscheiben 7 eine axial nach aussen gerichtete Magnetisierungskomponente aufweisen. Auf den Permanentmagneten 6 sind fünf als Tragarmsterne ausgebildete Polringe 9 mit an den freien Enden der Tragarme 10 angesetzten, axial magnetisierten Polstücken 11 hoher Energiedichte aufgesetzt. Die Polstücke 11 können aus einer Eisenaluminiumnickelcobaltlegierung (5x 104 J/m3), aber auch aus einer Samariumcobaltlegierung (5 x wie der Permanentmagnet 6 sein. Zwischen den Polringen 9 kann auf dem Permanentmagneten 6 Kunststoff oder Giessharz 12 als zusätzliches Befestigungsmittel vorgesehen sein. Die Tragarme 10 selbst sind aus nichtmagnetischem Material und zur Erzielung einer Lüfterwirkung etwas schräggestellt. Der Ständer 2 des Axialmotors besteht aus einem auf die Radachse 3 aufgesetzten, topfförmigen Gehäuse 13 aus vorzugsweise nichtmagnetischem Material. In dem Gehäuse 13 sind sechs nach innen ragende, ringförmige Tragelemente 14 angebracht, welche jeweils eine in die Luftspalte zwischen den Polstücken 11 ragende flache Ringwicklung 15 tragen. Auf der Innenseite der Ringwicklungen sind Stützringe 16 vorgesehen. Die Tragelemente 14 und die Stützringe 16 sind zweckmässig mit der jeweils zugehörigen Ringwicklung 15 vergossen. Die Ringwicklung 15 besteht zweckmässig aus geschuppt angeordneten Lamellenwindungen 17 unter Verwendung eines Bandleiters, von denen eine in Fig. 4 dargestellt ist. Jede der sechs Ringwicklungen 15 enthält je drei um 150 räumlich gegeneinander versetzte Phasen, die für alle sechs Ringwicklungen in Serie geschaltet sind, so dass nur drei Starkstromzuleitungen den Axialfeldmotor verlassen. Die Wicklung ist vorzugsweise in Stern geschaltet. Der Axialfeldmotor ist homopolar,da die Kraftlinien durch die Polstücke 11 überall in dieselbe Richtung verlaufen. Die Dichte des Magnetflusses im Luftspalt beträgt etwa 0,8 Tesla. Bei einer Stromstärke von 250 A entwickelt der Axialfeldmotor ein Drehmoment von etwa 333 Nm. Hierbei entsteht bei einer Drehzahl von 600 U/min, die einer angelegten Spannung von 100 V entspricht, eine Leistung von etwa 20 kW. Bei einem etwa 1000 kg schweren Fahrzeug (einschliesslich Batteriengewicht) mit etwa 60 cm Raddurchmesser beträgt die entwickelte Geschwindigkeit dann etwa 100 km/h. Wenn an jedem Rad eines Räderpaares je ein Axialfeldmotor vorgesehen ist, beträgt die Gesamtleistung etwa 40 kW. Die höchste, mit diesem begrenzten Drehmoment mit dem Fahrzeug ohne Einsatz des Brennkraftmotors zugängliche Steigung ist 15 % und die Beschleunigungszeit aus dem Stand auf 50 km/h beträgt etwa 8 sec: Für den Betrieb des Axialfeldmotors sind eine Regeleinrichtung sowie eine Batterie erforderlich. Die Regeleinrichtung ist aus Festkörperbauelementen hergestellt und hat zwei Hauptfunktionen: a) Umschalten des Motorstromes in den drei Phasen in der richtigen Reihenfolge, so dass jeder der in radia ler Richtung verlaufenden Leiter in der#dreiphasigen Wicklung positiv zum Drehmoment beiträgt. Diese Um schaltung wird von drei am Ständer 2 in räumlichen Intervallen von - = 150 angoineten Halleffektschal tern H1, H2, H3 (Fig. 2) zum Abtasten der Läufer stellung ausgelöst. Das Schaltverhalten der Hall effektschalter H1, H2 und H3 ist in Fig. 5 darge stellt. b) Regelung des vom Motor auf genommenen -Stromes und-des im Motor entstehenden Drehmoments. Das Drehmoment ist proportional dem Strom. Die Batterie enthält beispielsweise 18 Blei- oder Eisennickel-6V-Batterien oder ebenso viele 12V-Batterien, wobei die letztere Wahl besonders bei Netz spannungen von 220 V günstig ist. Beim Fahren bzw. beim Nutzbremsen können die Batterien automatisch, je nach Frequenz der von den Halleffektschaltern H1 - H3 an einen Festwertspeicher PROM gegebenen Impulse, d.h. abhängig von der Motordrehzahl und je nach dem, ob das Gaspedal oder das Bremspedal betätigt ist, in sechs parallele Gruppen von je drei Batterien in Reihe (18/36 V), drei parallele Gruppen von je sechs Batterien in Reihe (36/72 V), in zwei parallele Gruppen von je neun Batterien in Reihe (54/108 V) oder alle Batterien in Reihe (108/216 V geschaltet werden. Die beispielsweise im Kofferraum des Fahrzeugs untergebrachten Batterien sind zur Zeit etwa 300 kg und geben dem Fahrzeug eine Reichweite von insgesamt etwa 80 km ohne Benützung des Brennkraftmotors. Bei weiteren Fahrten wird der#Brennkraftmotor benutzt. Bei ausgebauter Batterie ist nur eine Widerstandsbremsung möglich (bei mehrtägigen Kontinentalfahrten empfohlen). Fig. 6 zeigt das Schaltbild einer Schaltung in der Regeleinrichtung, welche Fahrbetrieb, Widerstandsbrems betrieb und Nutzbremsbetrieb des Axialfeldmotors ermöglicht. Die Schaltung ist über'einen Strommesser I und einen Hauptschalter H über die Batterie zur Speisung des Axialfeldmotors angeschlossen. Parallel zu den Eingangsklemmen liegt ein die Oberwellen verringernder Kondensator C. Es folgt ein weiterer Schalter A. Parallel zu dem Kondensator C'lie- gen die Reihenschaltung einer Transistor-Dioden-Chopper Kombination TM, DM, eines Bremswiderstandes RB und einer Transisitor-Dioden-Chopper-Kombination TB, DB. Die Transistor-Dioden-Chopper-Kombination TM, DM dient der Strombegrenzung bzw. Steuerung beim Fahren und die Transistor-Tjio; den-Chopper-Kombination TB, DB der Strombegrenzung bzw. Steuerung beim Widerstandsbremsen. Parallel zur Transistor Dioden-Chopper-Kombination TM, DM liegen eine Drossel L und eine Sicherheitsdiode D, welche mögliche Hochspannungen beim Einschwingen verhindert. Der Schaltung in Fig. 6 folgt eine Brückenschaltung aus sechs Transistor-Dioden-Kombinationen Tl, Dl, T2, D2, T3, D3, T4, D4, T5, D5 und T6, D6, welche auf den Motor M geschaltet sind. Diese sechs Transistor-Dioden-Kombinationen werden von den drei Halleffektschaltern Hl, H2 und H3 gesteuert und erzeugen den Dreiphasenstrom. Beim Nutzbremsen arbeiten die sechs Dioden Dl, D2, D3, D4, D5 und D6 als Gleichrichterbrücke und laden die Batterie B auf. Die Transistoren TM, TS, und Tl bis T6 sind vorzugsweise gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR). Bei n Motoren wird dieser Brückenteil der Regeleinrichtung n mal parallel dupliziert. Eine mögliche Steuerung der Ströme IR IS und IT durch die Schaltung nach Fig. 6 ist in Fig. 7 dargestellt. Die Steuerung der Regeleinrichtung durch die Halleffektschalter Hl, H2 und H3, durch das Gas- und Bremspedal sowie durch den jeweiligen Stromwert erfolgt vorteilhaft über einen programmierbaren Festwertspeicher PROM. Die Schaltung eines derartigen programmierbaren Festwertspeichers PROM ist in Fig. 8 dargestellt. Der Festwertspeicher PROM erhält Signale von den Halleffektschaltern Hl, H2, H3, ein Signal V/R entsprechend einer Vorwahl Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb, ein Signal AP/BP von einem Gaspotentiometer oder einem Bremspotentiometer, ein Signal TI entsprechend einer thermischen Überlastung des Motors M und des Transistors TM sowie ein Stromgrössensignal IV. An den Ausgängen des Festwertspeichers PROM treten die Steuersignale für die Transistoren Tl bis T6 auf. Zwei weitere Signale aus dem Festwertspeicher PROM steuern zwei Schwingkreise 18:.und 19, die die Breite und Frequenz der Öffnungs-Rechteckimpulse für die Transistor-Dioden-Chopper-Kombination TM bzw. TB, bestimmen. Ausserdem gibt der Festwertspeicher PROM auch mehrere Batterieumschaltsignale ab. Bei in der Praxis am häufigsten vorkommenden zwei Motoren mit unabhängigen Phasen sind der obere Teil des Festwertspeichers PROM und die Verbindungen zu Hl - H3, Tl - T6 und TI dupliziert. Der Fahrer steuert das Fahrzeug bei elektrischem Betrieb mit Hilfe des Gaspedals, des Bremspedals und des Dreistell#ungsschalters für Vorwärtsbetrieb, ausschliesslich Bremsbetrieb und Rückwärtsbetrieb. Von dem Dreistellungsschalter kommt das Signal V/R, je nach Stellung Vorwärtsbetrieb oder Rückwärtsbetrieb. In allen drei Stellungen des Dreistellungsschalters ist immer Bremsbetrieb möglich, Widerstandsbremsen sogar falls der Hauptschalter H offen ist. Die gesamte Regeleinrichtung wird durch Schliessen des Hauptschalters H in Betrieb gesetzt. Zweckmässig erfolgt dies in der Stellung "Garage" des Zündschlosses. Gas- und Bremspedal sind zusätzlich zu ihrer normalen Funktion mechanisch mit je einem Potentiometer mit Pedal Anfangskontakt beim Bremspedal und Pedalmittelkontakt beim Bremspedal verbunden. Drückt man bei geschlossenem Hauptschalter H auf das Gaspedal, so schliesst sich nach kurzem Pedalweg der Schalter A (Fig. 6) und der Kontaktarm des Gaspotentiometers, wobei das Gaspotentiometer den höchsten Widerstand hat und dementsprechend der Festwertspeicher PROM den Transistor TM nur für etwa 5 % der Zeit öffnet (Kriechgeschwindigkeit, am Schwingungskreis neben dem Festwertspeicher PROM einstellbar). Bei weiterem Durchdrücken des Gaspedals nimmt die Breite und Polfrequenz der "Ein"-Signale beispielsweise bis etwa 300 Hz zu und der Transistor TM wird etwa 90 % der Zeit offen sein. Bei 90 % öffnungszeit wird der Transistor TM durch einen Direktschalter (in Fig. 6 nicht dargestellt) kurzgeschlossen. Die Regelung kann auch dadurch erfolgen, dass das Gaspotentiareter ##(oder variable Ind#ik¯tivität) Teil eines an den Fes#ts5eiche# PROM angeschlossenen Schwingkreises der Re geleinric##tungist,und dessen Frequenz sowie hierdurch indirekt die Frequenz und Breite der "Ein"-Signale für den Transistor SM bestimmt. Die "Ein"-Signale sind zusätzlich durch thermische Uberlastungssignale TI in Breite und Frequenz begrenzt, welche aus der Ständerwicklung des Axialfeldmotors und von der Halterung des Transistors TM her auf den Schwingungskreis einwirken. Wird das Gaspedal losgelassen, so bewegt sich das Fahrzeug infolge seiner Trägheit frei-. Wird das Bremspedal leicht angedrückt, so schliesst sich nach kurzem Pedalweg jeweils ein Kontakt, der die Batterie B auf die der jeweiligen Läuferdrehzahl entsprechende Serien-Parallel Schaltung schaltet. Gleichzeitig schliesst sich der Schalter A. Damit wird die Batterie B über die sechs Dioden D1 bis D6 im Nutzbremsbetrieb aufgeladen. Bei sehr kleinen Geschwindigkeiten, bei denen kein Rückschalten der Batterie B mehr möglich ist, schwindet die Nutzbremswirkung allmählich. Wird das Bremspedal noch weiter durchgedrückt, so beginnt zusätzlich ab einer bestimmten Stellung S sowohl die hydraulische Bremse mechanisch auf die nichtelektrisch betriebenen Räder zu wirken als auch gleichzeitig die elektrische Widerstandsbremsung. Letztere erfolgt ähnlich wie bei der elektrischen Wirkung des Gaspedals, indem sich in der Stellung S der Kontakt am Bremspotentiometer schliesst. In dieser Anfangsstellung, kurz vor Pedalwegmitte, hat das Bremspotentiometer den höchsten Widerstand und dementsprechend öffnet der Festwertspeicher PROM den Transistor TB zunächst nur etwa für 5 % der Zeit Das Widerstandsbremsen erfolgt durch Wärmeentwicklung insbesondere im Bremswiderstand RB, aber auch im Motor M, im Transistor TB und in den zugehörigen Leitungen, parallel, d.h. zusätzlich zu dem während derselben Zeit ggf. noch weiterhin stattfindenden Nutzbremsen und parallel zu den hydraulischen Bremsen. Die bei stärkerer Bremsung anfallende Energie verteilt sich also im wesentlichen auf die Batterie, die Bremsklötze und den der Transistor-Dioden-Chopper-Kombination TB, DB in Reihe geschalteten Bremswiderstand RB. Die Regelung der Widerstandsbremsung erfolgt dadurch, dass das Bremspotentiometer Teil z.B. eines an den Festwertspeicher PROM geschalteten Schwingungskreises ist und dessen Frequenz sowie indirekt die vom Schwingungskreis ausgehenden ¯Ein" -Signale bestimmt. Diese "Ein"-Signale werden jedoch beim Widerstandsbremsen nicht zusätzlich von den vom Motor M und von der Halterung des Transistors TB ausgehenden thermischen Über- lastungssignalen begrenzt, sondern diese thermischen Überlastungssignale aktivieren beim Widerstandsbremsen nur eine rote Bremsüberlastungswarnanlage im Blickfeld des Fahrers am Armaturenbrett. Der Strommesser I mit roten Höchststromempfehlungsmarken auf beiden Seiten zeigt dem Fahrer durch Rechtsausschlag den Entladestrom und durch Linksausschlag den Ladestrom beim Nutzbremsen. Die Batterie-Serien-Parallel-Schaltung wird von dem Festwertspeicher PROM aufgrund der von den drei Halleffektschaltern H1, H2 und H3 abgeleiteten Läuferdrehfrequenz Information gesteuert, und zwar unter Berücksichtigung eines etwaigen Signals AP/BP. Eine andere Gestaltung des Axialfeldmotors, beispielsweise als Scheibenmotor, wird als verschlechterte#us- führungsform der Erfindung gesehen. Alle übrigen Modifikationen mechanischer oder elektrischer Art im Rahmen der Ansprüche sollen im Schutzbereich der Erfindung liegen.

Claims: Patentansprüche 1. Elektrischer Radantrieb für Kraftfahrzeuge, insbeson dere für Personenkraftwagen mit Brennkraftmotor, mit den Rädern als Radnabenmotoren zugeordneten und aus -einer entsprechend vorgesehenen Batterie gespei sten einzelnen bürstenlosen mehrphasigen, elektro nisch in der Drehzahl gesteuerten Elektromotoren, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Radna benmotoren als Teile eines unabhängigen weiteren An triebssystems in Form von homopolaren Mehrspalt-Axi alfeldmotoren ausgebildet sind, deren Läufer (1) die Radtrommeln und Bremsscheiben und deren Ständer (2) die Bremsklötze und Spritzschutzplatten an wenigstens zwei Rädern eines Räderpaares eines konventionellen Kraftfahrzeuges mit Brennkraftmotor ersetzen, und dass in dem Axialfeldmotor Halleffektschalter (Hl, H2, H3) oder dergleichen Sensoren zum Steuern des Axial feldmotors in Antriebs- und Bremsbetrieb über eine elektronische Regeleinrichtung vorgesehen sind. 2. Elektrischer Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Läufer (1) des Axialfeldmotors aus einem auf der Radachse (3) gelagerten, axial magnetisierten oder nichtmagneti schen Tragrohr (5), einem hierauf aufgesetzten rohr förmigen Permanentmagneten (6) hoher Energiedichte mit im wesentlichen axialer Magnetisierung, stirn seitig an den Permanentmagneten anschliessenden Schmiedeeisenscheiben (7), von denen die radaussen seitige Scheibe die Befestigungsmittel (8) für die Radfelge trägt, und auf den Permanentmagneten (6) am Umfang aufgesetzten Polringen (9) aus Tragarm sternen und axial magnetisierten Polstücken (11) hoher Energiedichte an den freien Enden der Trag arme (10) besteht. 3. Elektrischer Radantrieb nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ständer (2) des Axialfeldmotors auf einem topfförmigen Gehäuse (13) und an dem Gehäuse (13) angebrachten, nach innen ragenden Tragelementen (14) besteht, welche -- in den Luftspalten zwischen den Polstücken (11) an geordnete. flache Ringwicklungen (15) tragen. 4. Elektrischer Radantrieb nach Anspruch 2 oder 3, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Perma nentmagnet (6) und die Polstücke (11) aus einer .Samariumcobaltlegierung bestehen. 5. Elektrischer Radantrieb nach Anspruch 3 oder 4, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ring wicklungen (15) aus geschuppt angeordneten Lamellen windungen (17) bestehen. 6. Elektrischer Radantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Axialfeldmotor fünf Polringe (9) und sechs Luft spalte aufweist. 7. Elektrischer Radantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Axialfeldmotor acht Pole und eine dreiphasige Wicklung aufweist. 8. Elektrischer Radantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektronische Regeleinrichtung zum Steuern des Axialfeldmotors in Antriebs-, Widerstandsbrems- und Nutzbremsbetrieb schaltbar ist. 9. Elektrischer Radantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektronische Regeleinrichtung einen programmier baren Festwertspeicher (PROM) enthält. 10. Elektrischer Radantrieb für nicht schienengebundene Motorfahrzeuge, g e k e n n z e i c h n e t durch anstelle der Bremsen derart unmittelbar an den Rädern angebrachte kompakte Elektromotoren, welche die Brem sen räumlich und funktionsmässig ersetzen, dass der Läufer (1) die rotierenden Teile der Bremse, wie z.B. die Bremstrommel oder die Radtrommel und die Bremsscheibe ersetzt, während der Ständer (2) die stationären Teile der Bremse, wie z.B. die Brems backe, die Bremsklötze und die Spritzschutzplatte' oder Bremsdeckplatte ersetzt.

Inventors: HANDEL, PETER HERWIG, DR., HANDEL, PETER
Applicants: HANDEL, PETER, HANDEL, PETER HERWIG, DR.
Application year: 1981
Main classification: H02K29
IPC codes: B60L11, B60K6, G06T7, B60K7, B60K1, H02K29