JPH08511490A

JPH08511490A - 外周充填物を備えた電気モータ付車輪装置

Info

Publication number: JPH08511490A
Application number: JP7502263A
Authority: JP
Inventors: クーテュレ、ピエール
Original assignee: イドローケベック
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1996-12-03
Also published as: BR9307881A; CA2163355A1; NO954983D0; FI955974A7; HU9503483D0; WO1995000352A1; EP0699140A1; NO954983L; PL320608A1; AU5414994A; FI955974A0; US5412269A; KR960702802A

Abstract

(57)【要約】第１の端部に、装置の外側から導体を受け入れる第１の開口部を有し、第２の端部に第２の開口部を有する中空のシャフトと；シャフトと同軸に取り付けられ、中空の部分およびコイルを具備するステータと；ステータと同軸でありステータの周りの回転のために装着されており、ステータを取り巻く磁気手段を具備し、エアギャップによってそこから分離されている内側表面を有する円筒形の壁を有するハウジングを具備しているロータと；を具備している電気モータ付車輪装置。さらに、モータ車輪装置は、エラストマで作られ、平滑な外側表面を有し、防水性であり、ハウジングとハウジングの外側表面の周りに固定されたリムとの間に汚くて望ましくない不純物の存在を防ぐような方法でハウジングの周りに装着されている円筒形の充填物を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】外周充填物を備えた電気モータ付車輪装置本発明は、電気モータ付車輪装置に関する。発明の背景 1990年４月３日に交付されたHiroshi SAKURAI氏らの米国特許第4,913,258号明細書において、ナックルと、ナックルと同軸に組合されるハブと、ハブの周縁部に回転可能に取り付けられた車輪ディスクと、車輪ディスクの周縁部に固着される車輪と、車輪のディスクの外部側面に固定されるロータと、ロータに同軸で、ローラから小さなギャップによって間隔が隔てられハブに固定されたステータとを具備している外側ロータ型のモータ車輪が説明されている。この外側ロータ型のモータ車輪に関する１つの欠点は、大きいトルクを有する強力なモータ車輪を提供するため、速度ゼロの時でさえ電機子コアのコイルを付勢させるために大きい電流が電力線に流入されなければならないことである。この外側ロータ型のモータ車輪に関して、変換器が設けられなければならない。この変換器は、自動車の内部に装着されており、非常に扱いにくい。電力線を通るこの様な大きい電流の回路はエネルギ損失に等価の熱を発生する。また、電力線は非常に重い。 1904年３月15日に交付されたFerdinand PORCHE氏らの米国特許第754,802号明細書において、軸と、車輪と、車輪用の中空のジャーナルと、ジャーナル中に突出する軸の端部と、車輪の平面上に正確に配置された軸線を有するジャーナルと軸との間の回動接続との組合せが説明されている。また、強力なモータ車輪を生成するため、モータ車輪の外側から運ばれ、滑動ブラシに供給される電流は、大きい電流でなければならない。この大きい電流は、エネルギの損失を減らすために直径の大きなケーブルまたはワイヤによって運ばれなければならない。 1944年５月２日に交付されたJ.E.BOWKER氏による米国特許第2,348,053号明細書において、駆動されるように設計された複数の車輪、このような各車輪の一体化部分を形成する発電動機、およびセレクタスイッチの位置に従ってモータとして発電動機の作動を制御するためのスイッチバンクと発電動機とバッテリとの間の電気回路接続を具備している電気的に作動される自動車が記載されている。また、電機子巻線は強力なモータを生成するために大きい電流で付勢されなければならず、このような大きい電流は自動車のバッテリから電機子の巻線へエネルギを運ぶための直径の大きなケーブルを必要とする。このような直径の大きなケーブルまたはワイヤは剛性であり扱いにくい。次の米国特許は、色々なモータ車輪を記載する、638,643；643,854；2,348,05 3；2,506,146；2,514,460；2,581,551；2,608,598；3,566,165；3,704,759；3,7 92,742；3,812,928；3,892,300；3,897,843；4,021,690；4,346,777；4,389,586 ；1,709,255；2,335,398；3,548,965；4,913,258。上述された特許のいずれも、ロータのハウジングとハウジングの外側表面の周りに固定されるリムとの間の汚くて望ましくない不純物の存在を防ぐのに必要な手段を示していない。本発明の目的は、ロータのハウジングとハウジングの外側表面の周りに固定されるリムとの間の汚くて望ましくない不純物の存在を防ぐ手段を具備している電気モータ付車輪装置を提供することである。発明の概要本発明によれば、第１の端部に第１の開口部を、第２の端部に第２の開口部を有しており、前記第１の開口部が装置の外側から導体を受け入れるためのものである、中空のシャフトと、前記シャフトと同軸に取り付けられており、前記シャフトに取り付けられた中央部分と、前記中央部分から放射状に延在している支持体と、前記支持体の周縁端部に固定されている周囲の円形のポールピースとを具備しているステータと、前記ステータと同軸であり前記ステータを中心とする回転のために装着されるロータであり、前記ステータを取り囲みエアギャップによってそこから分離され磁気手段が備えられる内側表面を有する円筒形の壁を有し、前記円筒形の壁の一方の側面に内側の壁を、前記円筒形の壁の他方の側面に外側の壁を具備している前記ハウジングを具備し、前記シャフトは前記内側の壁を通りその中心に延在している、前記ロータと、弾性材料で作られ、防水性であり、充填物が前記ハウジングと前記ハウジングの外側表面の周りに固定されたリムとの間の汚くて望しくない不純物の存在を防ぐように前記ハウジングの周りに装着される円筒形の充填物と、を具備する電気モータ付車輪装置が示されている。さらに本発明の目的、利点およびその他の特徴は、添付図面に対する参考のみに関する例証の目的のために与えられた好ましい実施例の以下の非限定的な説明を読むことによってさらに明瞭となるであろう。図面の簡単な説明図１は、リム、タイヤおよびナックル継手接続された接続ロッドを組合せた、本発明のモータ付車輪装置の実施例の断面図における部分側面図であり、図２は、詳細な中央部分を含んでいる、図１に示されたモータ付車輪装置のロータおよびステータの断面図におおける部分正面図であり、図３は、図１の一部分の拡大図であり、図４は、図３の線４−４に沿った断面図であり、図５は、図１に示されたモータ付車輪装置の一部分の正面図であり、図６は、図１の一部分の拡大図であり、図７は、図５の線７−７に沿った断面図であり、図８は、図１に示されたタイヤの付いたリムの正面図であり、図９は、図８の線９−９に沿った断面図であり、図１０は、図９の一部分の拡大図であり、図１１は、図９の一部分の拡大図であり、図１２は、図１の一部分の拡大図であり、図１３は、図１２に示された部材の背面図であり、図１４は、図１に示されたナックル継手接続された接続ロッドの部分的断面の背面図であり、図１５は、ナックル継手接続された接続ロッドが接続される図１の一部材の背面図であり、図１６は、図１に示されたモータ付車輪装置の後方部分の上から見た部分断面図であり、図１７は、ディスクブレーキと組み合わされたナックル継手接続された接続ロッドの背面図であり、図１８は、本発明による電気変換システムの概略ブロックダイアグラムであり、図１９は、本発明によるモータ付車輪装置の別の実施例の断面図における部分側面図であり、図２０は、本発明によるモータ付車輪装置の別の実施例の断面図における部分側面図であり、図２１は、本発明による電気変換手段の別の実施例の概略ブロックダイアグラムであり、図２２は、本発明によるモータ付車輪装置の別の実施例の断面図における部分側面図であり、図２３は、図２２に示されたモータ付車輪装置のステータおよびロータの断面図における部分正面図であり、図２４は、図１に示されたモータ付車輪装置の実施例の断面図における別の部分側面図であり、図２５は、図１の一部分の拡大図である。図面の詳細な説明全図面を通して、同様の要素は同じ符号で示されている。図１および２を参照すると、リム28と、タイヤ32と、ナックル継手の接続ロッド50とを組合わせたモータ付車輪装置の１実施例の断面の部分側面図、および図１に示されたモータ付車輪装置のロータ10およびステータ６の断面の部分正面図がそれぞれ示されている。電気モータ付車輪装置は、その第１の端部に第１の開口部および第２の開口部を有する中空のシャフト２を具備する。第１の開口部は、装置の外部から導体４を受け入れる。ステータ６は、シャフト２と同軸であり、シャフト２に取り付けられ、中空部分11およびコイル８を具備する。図２において、幾つかのコイル部分しか符号８で示されていないが、ステータ６の全周にコイルが存在することは理解されるべきである。ステータ６はシャフト２に取り付けられるが、装置が動作していないときにそこから取り外されることができる。ロータ10は、ステータ６と同軸であり、ステータ６を中心として回転する様に装着されている。ステータ６は、その重量を減らすために放熱アーム13の間に中空の部分11を形成する開口部を含む。さらに装置は、入力電流を可変ＡＣ電流に変換する変換システム12を具備している。変換システム12は、マイクロプロセッサ装置44、中空の部分11内に固定して装着される電力用電子回路14を有するＤＣ／ＡＣ変換器、導体４によってもたらされる入力電流を受け取る入力端子15、および可変ＡＣ電流を出力する出力端子16を含む。装置が発電機として使用されることができるように、変換システムが可逆であり得ることは理解されなければならない。可変ＡＣ電流の周波数は、ロータ10の所望な回転速度に対応しており、可変ＡＣ電流の位相角度は、装置がモータとして作動するかあるいは発電機として作動するかを決定し、可変ＡＣ電流の振幅は、所望のトルクに対応している。電力用電子回路14が装置内に在るため、この様な電力が高電圧で発生されるならば、本発明の装置の使用者は、装置の内部に電力を伝送するのに比較的直径の小さい導体を使用することができる。この様な電力用電子回路14は、高電圧小電流入力信号を大電流信号に変換して可変ＡＣ電流をステータのコイル８に供給する。電力用電子回路14は既に装置の内部に在るため、変換システム12からステータのコイル８に電流を伝送するのに必要とされる直径の大きなワイヤは比較的短くなる。電力用電子回路14が従来技術において良く知られているようなキャパシタ、トランジスタ、ダイオードおよびその他の部品を具備することは理解される。電気導体の重量または直径を減らすため、関係式Ｐ＝ＩＶによって高い供給電圧が使用されることができる。ここでＰは電力であり、Ｉは電流であり、Ｖは電圧である。Ｖが増加される場合、Ｉは減少される。低速度での消費電力は少ない。これは、電圧が一定であるため、変換器に供給される電流が小さいことを意味する。しかし、大きいトルクが必要とされる場合、ステータのコイルに供給され電流は大きくなければならない。ハウジング内に変換器の電力用電子回路を装着することは、所望なモータ出力に対応して電力供給導体を選択することができるようになり、低速での大きいトルクが得られる。さらに、変換器は、高電圧供給ソースのインピーダンスに対するモータインピーダンスの整合を可能にする。ステータ６はシャフト２に取り付けられる中央部分を具備し、アーム13は中央部分から放射状に延び、周辺円形片（ピース）はコイル８が巻かれた金属ストリップ27を含む。このポールピースは、アーム13の周縁端部に固定される。ロータ10は、ステータ６を取り囲む磁気手段26を具備し、エアギャップによって分離している内側表面を有する円筒型の壁17を有するハウジングを具備する。エアギャップは比較的小さいので、図１および２においては見られないが、その位置は図２５においてＲ₁で示されている。ハウジングは、円筒型の壁17の一方の側面に内側の壁18を、円筒型の壁17のもう一方の側面に別の壁20を具備する。シャフト２は、内側の壁18を通ってその中央に延在する。ロータ10と一体のハウジングは、シャフト２、ステータ６および変換システム 12を密閉して収容する。気密の接合部123が設けられる。装置は、内側の壁18に結合された第１のベアリング22、および外側の壁20に結合された第２のベアリング24を具備する。ベアリング22および24はシャフト２の両側にそれぞれ装着されているので、ロータ10はベアリング22および24によってステータ６に対して回転されることができる。捩子を切られボルト23は、シャフト２に対してステータ６を固定するために設けられる。さらに止めリング21も設けられる。加圧リング127は、ベアリング22を固定するために設けられる。ステータ６は、ステータ６のポールピースを支持するために開口部間に少なくとも２つのアームを必要とする。また、支持体はステータ６の周縁端部へ放射状に延在し等間隔に隔てられた３つのアームを具備することができる。図２においては、ステータ６は等間隔に隔てられた４つのアーム13を具備することが分かる。これら図１および２に示される実施例において、ロータ10の磁気手段は一連の永久磁石26を含む。図２においては、幾つかの磁石しか符号26で示されていないが、ステータ６の全周にこれらの磁石26が設けられていることは理解されなければならない。ステータ６は、部分的に軽量な熱伝導性材料で形成されている。これらの材料はアルミニウム合金であることが好ましい。さらに装置は、ハウジングの外側表面を取り巻いて固定されるリム28、および弾性的な材料で作られ、リム28とハウジングとの間に装着される円筒型の充填物30を具備する。充填物30は、滑らかな外側表面を有しており、防水性である。充填物30は、エラストマで形成された層を有する。リム28は、タイヤ32を受け止めるように構成されている。リム28は平坦である。磁石26は、ネオジム、鉄およびホウ素で作られることが好ましい。充填物30は、ハウジングとリム28との間の水または埃の侵入を妨げて車輪の不安定さを防ぐ。充填物30は、約−５５℃乃至１００℃の温度で弾性的でなければならない。充填物30は、滑らかな外側表面を有するので、ロータ10のハウジング周辺へのリム 28の容易な装着を可能にする。充填物30は、防水性であり、道路からの腐食性要素によって生じる腐食に耐えなければならない。また、紫外線にも耐えなければならない。アーム13の周縁端部は、アーム13の周縁端部と一体である円形部材34によってステータ６のポールピースに固定される。円形部材34は、凹部36が設けられた外側表面を有する。ステータ６のポールピースは、円形部材34上にステータ６のポールピースを固定するために凹部36に嵌め合わされる相補的な形状に突き出ている舌状体37を具備する内側表面を有する。円形部材34は突出部38を具備する内側表面を有し、それによって、空気循環がハウジングの内側で生じられる時に突出部38によって効果的な熱交換を得ることができる。図２を一杯にしないように、ほんの僅かの突出部しか符号38で示されていない。ステータ６の支持体および円形部材34はアルミニウム合金で作られており、ステータ６のポールピースはスチールで作られている。ステータ６のアーム13によって形成される十字形の端部が、機械的な理由で凹部36と整列されることに注意しなければならない。また、前記円形部材34に配置される突出部38は、長手方向については機械的に強くするために部材34の円周方向に沿ってモータ付車輪装置のシャフトに対して分岐して出ることが好ましい。図１，２および２５を参照すると、エアギャップはシャフト２の中心の軸３から予め定められている距離Ｒ₁の所にある。リム28は、シャフト２の中心の軸３から予め定められた距離Ｒ₂の所に位置されるタイヤ32を受容する表面29を有する。Ｒ₁／Ｒ₂は、効率的な装置を有するため、ほぼ０．６５乃至０．９１であるべきである。比率Ｒ₁／Ｒ₂が大きくなればなるほど、装置の効率は良くなる。しかし、物理的な制限が存在するので、図１，２および２５に示される装置はほぼ．９１の比率Ｒ₁／Ｒ₂を有する。ある半径方向のエアギャップを有するモータに関して、トルクＴはＬ・Ｒ₁ ²・Ｉ_Bに比例し、ここでＬはポールの幅であり、Ｒ₁はエアギャップの半径であり、Ｉ_Bはコイル電流である。本装置の設計において、ポールピースの幅Ｌは最大化される。多数のポールを有することによって、磁気回路のポールピースの重量は、ロータの重量およびロータの慣性モーメントを著しく減少するために減少されることができ、ブレーキ手段を装着するための空洞を得ることができる。本発明の装置は、広いポールピースおよび達成されることができない理論的制限は１であるＲ₁／Ｒ₂の大きい比率によってトルクＴを増加する。本発明の装置は大きい出力を提供する、何故ならば、Ｐ＝Ｔ・ωであり、これはＬ・Ｒ₁ ²・Ｉ・ωに比例するからである。ここでωはロータの角振動数（angular frequency）である。本発明の装置は、装置の重量を減少させ、コイルの冷却ができ、変換システムを装着するために中空部分11に空間をあけさせるために十字形のステータを具備する。十字形のステータは、変換システムを支持し、ヒートシンクとして使用される。装置は、３２のポールを有することが好ましい。この装置は１６の極によって作動することができるが、装置の重量を減少させるためにできる限り多数のポールを有することが好ましい。導体４は、光ファイバを伴う同軸ケーブルで形成されることが好ましい。同軸ケーブルは、放射線の放射を防ぐ。以下の説明において、同じ参照符号は図面全体にわたって同一の要素を指示していることに注目すべきである。図１，２および１８を参照すると、変換システムは、入力端子15からの直流を受け入れる入力部40、および出力端子16への３相ＡＣ電流を発生させる３つの出力部42を有するＤＣ／ＡＣ変換器を具備する。ＡＣ電流は、必ずしも３相電流である必要はなく、別の多相交流電流も使用されることができる。変換システムは、その作動を制御するために変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃに接続されるマイクロプロセッサ装置44を具備する。マイクロプロセッサ装置は、モータ車輪装置の外側に配置されることができる。図１８に示される変換システムは、ロータが電流の供給を受けるべきでない時に使用されることができる。図２に見られるように、ステータ６は十字形であり、４つのアーム13を有する。変換器は、夫々３相ＡＣ電流を発生する３つの変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃを含み、アーム41ａ，41ｂおよび41ｃはステータ６の４つのアームの中の３つにそれぞれ固定される。これら３つの変換器アーム41ａおよび41ｂおよび41ｃは図２に示される電力用電子回路14の一部である。図２に示される電力用電子回路14は、図１８に示される変換アーム41ａ，41ｂおよび41ｃを具備するが、さらに図１８に示されるキャパシタ43も具備する。この図１８においては、図１８を簡単化するために１つのキャパシタ43だけしか示されていないが、図２に示される実施例においては、キャパシタ43は図２に示される４つのアーム13の３つにそれぞれ配置される３つのキャパシタ群に分けられる。命令増幅器91がハウジング内側に存在することは重要なことではない。各変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃは、一つのスイッチ部分、および命令増幅器91 である一つの命令部分を具備する。マイクロプロセッサ装置44は、第４のアーム 13に固定される。マイクロプロセッサ装置44は大きい電流を発生しないので装置の外側に装着されることができることに注意すべきである。さらに装置は、変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃ、およびマイクロプロセッサ装置44に接続される２つの円形の供給分配母線48を具備し、それにより導体によって運ばれる直流は、母線48によって変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃ、およびマイクロプロセッサ装置44に分配されることができる。変換器がＤＣ／ＡＣ変換器となって、高電圧ＡＣ電流が導体によって運ばれ得ることに注意すべきである。図１，12，13，14および15を参照すると、装置が支持部材に接続されることができる接続手段をシャフト２がその第１の端部に具備していることが分かる。この支持部材は、ナックル継手の接続ロッド50である。この接続手段は、突出部56 と交互の凹部54を通常具備する外縁部を有する環状部材52で形成されているので、環状部材52はナックル継手の接続ロッド50の相補的部分53に係合され、固定されることができる。外縁部の突出部56は、円周方向に変化する幅を有する。ナックル継手の接続ロッド50の相補的な部分は十分な直径を有する環状部分58も有するので、環状部分 58はシャフト２の外縁部の上で滑動されることができる。環状部分58は対応している突出部56と協同するように構成された相補的な形状の凹部60および突出部62 を有する。環状部分58の突出部62は円周方向に変化する幅を有するので、環状部分58は外縁部上を滑動されることができ、組立てられた位置でくさびで止められるように外縁部に対して回転される。また、環状部分58がナックル継手の接続ロッド50に対してシャフト２を固定するためにシャフト２の外縁部に対して回転されるときに生じられる空洞55内に挿入されることができる舌状体68を有するキー部材66が設けられている。穴63は、ディスクブレーキ（図１６および１７参照）を固定するために設けられている。ナックル継手の接続ロッド50は、環状部分58に隣接した第１の縁部、および環状部分58から遠位の第２の端部を有する内部の細長いスロット70を具備しており、それによって導体４は細長いスロット70に沿ってシャフト２に導かれることができる。キー部材66は、内部の細長い凹部を具備する細長い部分72を有し、この細長い部分72は導体４を保護するためにその長い部分に沿ってロッド50の内部スロット70と協同する。細長い部分72によって保護されていないスロット70の部分は、導体４を覆うような保護要素（図示されていない）を具備する。舌状体68の下方縁部は舌状体68を空洞55に容易に挿入し固定できるように僅かにバイアスされている。穴65は、シャフト２にキー部材66を固定するために設けられている。捩子の切られた穴67は、キー部材66を簡単に取り外せるように設けられている。さらに特に図１５を参照すると、シャフトの第１の端部は、シャフト２を回転させるためにキー（図面においては示されていない）を受け入れることができるような四角の角部の形状の鋭い縁部76を有する空洞74を具備する内部部分を有する。さらに特に図１，１８および２５を参照すると、ステータ６に対するロータ10 の回転速度および位置を測定する測定手段が提供されている。この測定手段は、マイクロプロセッサ装置44に接続される第１の端部、およびロータ10に隣接するように位置される第２の端部を有する光ファイバ80を具備する。さらに測定手段は、ロータ10が回転するときに、円形の光反射器82がファイバ80の第２の端部の前を通るようにロータ10に装着される前記光反射器を具備し、それによりステータ６に対するロータ10の回転速度および位置がマイクロプロセッサ装置44によって計算されることができる。円形の反射器82が、ステータ６に対するロータ10の位置が如何なる時にも決定されることができるような色々な反射特性を有する一連の反射器で形成されていることに注目されたい。光ファイバ80は、少なくとも１本のファイバを具備する。さらに特に図１８を参照すると、光ファイバ80および反射器82は、マイクロプロセッサ装置44の位置デコーダ83に接続されているエンコーダを形成する。位置デコーダ83は、光カプラ、光源、光検出器およびその他の電子部品を具備する。さらにマイクロプロセッサ装置44は、ステータのコイル８における電流を検出するための入力部87、および命令増幅器91によって前記変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃをトリガするための出力部89を有する制御装置85を具備する。マイクロプロセッサ装置44は、これを別のコンピュータ装置に連接するための通信インターフェイス93も具備する。命令増幅器91がハウジングの内部に存在することはあまり重要ではない。図１，１６および１７を参照すると、ハウジングの内側の壁18が凹状の外側表面を有して、ロータ10が回転するときに内側の壁18の周辺で空気循環を生じさせることが分かる。外側表面は、シャフト２の方向に延在している一連の平行な細長いストリップ90を具備する。ストリップは、ブレーキ手段94が装着されることができるスペース92を規定している自由側面を有し、それにより、効率的な熱交換は内側の壁18を通って達成されることができ、ブレーキ手段94は内側の壁18に沿って生じられる空気循環によって冷却されることができる。さらに特に図１６および１７を参照すると、ブレーキ手段94が内側の壁18上にボルトで締められたディスク96を有するディスクブレーキであることが示されている。従来技術において知られているように、このディスクブレーキは、ディスク96と協同するように構成されたキャリパ98を具備する。ステアリングシステムのボール接合部100およびステアリングアーム102が存在することが概略的に示されている。各ストリップ90は、ディスクブレーキ94の代りにドラムブレーキを装着するための捩子の切られた窪み104 を具備する。ボルト95は、内側の壁18にブレーキのディスクを固定するために提供される。ロッド50にディスクブレーキ装置94を固定するための留め具106が示されている。さらに、キャリパを支持するあめのボルト108、およびパッド99と協同するように構成されたピストン110も示されている。図１，１６および１７より、ステアリングシステムのボール接合部がシャフト２にかなり近接して、モータ車輪の回転軸とロッド50およびボール接合部100によって決定される軸との間の角度 αが好都合になっていることが見られる。内側の壁18の形状が、モータ車輪装置に対するボール接合部100のこの好都合な位置付けを可能にしていることに注目すべきである。図１，５，６および７を参照すると、ハウジングの外側の壁は円周方向に沿って交互に凸状部分112および凹状部分114を具備しており、ロータ10が回転しているとき、空気循環が矢印116で示されるように凸状部分112によってハウジングの内側で生じられ、空気循環が矢印118で示されるように凹状部分114の外側部分に沿って生じられ、それにより効率的な熱交換が外側の壁を通して得られる。図６は図５の断面図における部分側面図である。キャップ113を有する開口は、ハウジングの内側にアクセスするために設けられている。ボルト115は、リム28を固定するために設けられている。図１，３および４を参照すると、装置は、ハウジングの内部に配置された端部を有するエアパイプ120、パイプ120の外端部の所に配置されるチャンバ122、およびチャンバ122の内部に配置される乾燥材料（図示されていない）を含んでいる乾燥手段を具備し、それにより、ローラ10が回転しているとき、ハウジングの内部の空気を乾燥させるために空気循環がパイプ120の内部でおよびチャンバ122 を通して生じられる。チャンバ122は環状で、細長く、中空のシャフト２の内側に配置される。チャンバ122は、その端部の両方が開口されている。ナックル継手の接続ロッド50に隣接しているシャフトの開口部は気密である。図１に見られるように、パイプ120の１端部はステータ６の周辺部分に隣接しており、パイプ1 20は、それがシャフト２における開口部に到達するまで外壁20とステータ６との間に装着されて、図３および４に示されるようにチャンバ122に沿って配置され、その他方の端部124はチャンバの端部に配置される。パイプ120の端部124は中空のシャフトの気密な開口部とチャンバ122との間に配置されているので、パイプ120を通って循環する空気はチャンバ122を通らなければならず、そこで乾燥される。導体４は、その中央に、光ファイバ126、第１の電気導体128、および絶縁材料 132によって第１の導体から分離される第２の電気導体130を具備する。導体４は、外側鞘体134によて保護されている。図８，９，１０および１１を参照すると、装置の製造中に互久的にリム28に固定されているタイヤ32が示されている。装置は、平坦なリム28と、リム28上に溶接されることができる第１の側部フランジ142と、リム28にボルト146で固定される第２の側部フランジ144とリム28上に溶接されるＬ状部材148とを具備するリム28とボルト146の一本とＬ状部材148との間の関係は図１０でより容易に分かる。タイヤ32は、タイヤ32の内側へのアクセスを提供するバルブ150によって膨らまされる。このバルブ150は、図１１においてさらに詳細に見られる。リム28は平坦であるので、タイヤ32はリム28から外され得ない。このようなモータ車輪装置に関して、タイヤが摩耗すると、リム28はタイヤ32ごと取替えられなければならない。図１９を参照すると、図１に見られるものと類似した装置が示されており、乾燥手段が異なっている。この乾燥手段は、ハウジングの内側に配置された一方の端部を有するエアパイプ120、およびパイプ120の他方の端部125の所に配置されケーシング127に装着されたふくらませることのできるバルーン123を具備するチャンバ121を含む。乾燥材料はチャンバ121の内部に配置されており、それによって、温度または大気圧が変化するとき、空気循環がパイプ120の内部で且つチャンバ121を通して生じられ、ハウジングの内部の空気を乾燥させる。見られるように、チャンバ121は、装置の外側に配置されている。ナックル継手の接続ロッド50に隣接しているシャフト２の開口部は気密である。パイプ120は、チャンバ1 21からの出口およびチャンバ121への入口として使用される。図２０を参照すると、ロータがコイル９が巻かれた金属ストリップで形成されたポールピースを含む磁気手段を具備しており、ステータが変換システム12の出力部に接続されているブラシ111を具備する電気モータ付車輪装置が示されている。ロータは、ブラシ111と協同するように配置された導電性の接触表面を具備する。接触表面は、ロータ10のコイル９に接続されている。さらに特に図２０および２１を参照すると、変換システム12は、４つの変換アーム41ａ，41ｂ，41ｃおよび41ｄを有するＤＣ／ＡＣ変換器と、入力端子40からの直流を受け入れる入力部と、ロータ10のコイル９用のＤＣ電流およびステータ６のコイル８用の３相ＡＣ電流を生成するための４つの出力45および43とを具備する。コイル９およびコイル９がその上に巻かれているロータ10のストリップは、導電性のリングによって置換されることができる。図２２および２３を参照すると、誘導ロータを組み込んだモータ付車輸装置が示されている。ロータは、その上にコイル９が巻かれている金属ストリップで形成されたポールピースを含んでいる磁気手段を具備し、それにより電流は、ステータ６のコイル８に流される電流によって誘起される電磁界によってロータのコイル９に誘導されることができる。図２３における参照符号８は、コイルの１部分のみしか示されていないとはいえ、ステータの回りに配置された全てのコイルにあることを意味している。また、図２３における参照符号９は、ロータの回り全体に配置されているコイルにあることを意味している。変換システム12は、３つの変換器アーム41ａ，41ｂおよび41ｃを有するＤＣ／ＡＣ変換器と、バス48に接続されている入力端子15からの直流を受け入れる入力部と、出力端子16への３相ＡＣ電流を発生する３つの出力部とを具備する。また、変換システム12は、その作動を制御するために変換器に接続されるマイクロプロセッサ装置44を具備する。図２３に見られるように、ステータ６は十字形状であり、４つのアーム13を有する。変換器は、それぞれ３相ＡＣ電流を生成する３つの変換器アームの部分で形成されている電力用電子回路14を具備する。変換器アームは、４つのアーム13 の３つにそれぞれ固定されている。さらに装置は、電力用電子回路14およびマイクロプロセッサ装置44に接続された２つの円形の供給分配バス48を具備する。エアギャップは、シャフト２の中心の軸３から予め定められた距離Ｒ₁に位置されている。リム28は、シャフト２の中心の軸３から予め定められた距離Ｒ₂に位置されているタイヤ32を受け止めるような面を有する。比率Ｒ₁／Ｒ₂は、ロータがコイルを具備する場合、ほぼ０．６５乃至０．８０の間である。比率が高くなればなる程、装置の効率は良くなる。図２２および２３に示された場合において、この比率はほぼ０．８０である。図２４を参照すると、ステータ６が円筒形であり、ステータ６のコイル８を受容する縦方向で並列のスロット200を具備していることが示されている。図２４が一杯にならないように、幾つかのスロットしか符号200で示されていない。スロットはシャフト２の縦軸３に対して曲げられているにので、各スロット200は、装置が作動しているときに通常のトルクを提供するために隣接したスロットの上端部にほぼ整列している下端部を有する。本発明は好ましい実施例によってここに説明されているが、添付の請求の範囲の範囲内でのこれらの好ましい実施例に対する如何なる変形も本発明の特徴或は範囲を変化または変更を考えるものではないことが示されるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年５月２３日【補正内容】車輪の平面上に正確に配置された軸線を有するジャーナルと軸との間の回動接続との組合せが説明されている。また、強力なモータ車輪を生成するため、モータ車輪の外側から運ばれ、滑動ブラシに供給される電流は、大きい電流でなければならない。この大きい電流は、エネルギの損失を減らすために直径の大きなケーブルまたはワイヤによって運ばれなければならない。 1944年５月２日に交付されたJ.E.BOWKER氏による米国特許第2,348,053号明細書において、駆動されるように設計された複数の車輪、このような各車輪の一体化部分を形成する発電動機、およびセレクタスイッチの位置に従ってモータとして発電動機の作動を制御するためのスイッチバンクと発電動機とバッテリとの間の電気回路接続を具備している電気的に作動される自動車が記載されている。また、電機子巻線は強力なモータを生成するために大きい電流で付勢されなければならず、このような大きい電流は自動車のバッテリから電機子の巻線へエネルギを運ぶための直径の大きなケーブルを必要とする。このような直径の大きなケーブルまたはワイヤは剛性であり扱いにくい。 Shkondin，vasily Vasilievichの名前でMOTOR WHEEL OVERSEAS LIMITEDによって出願され1992年１月２日に交付された欧州特許出願は、電気切替えモータのロータの磁石が互いに一列になっていない１対の磁石のグループによってロータの円周に沿って配置されている、モータ車輪を記載している。この特許明細書は、その周りで周辺ロータが作動する中央ステータを示す。うに、幾つかのスロットしか符号200で示されていない。スロットはシャフト２の縦軸３に対して曲げられているにので、各スロット200は、装置が作動しているときに通常のトルクを提供するために隣接したスロットの上端部にほぼ整列している下端部を有する。本発明は好ましい実施例によってここに説明されているが、添付の請求の範囲の範囲内でのこれらの好ましい実施例に対する如何なる変形も本発明の範囲を変化または変更を考えるものではないことが示されるべきである。請求の範囲１．第１の端部に第１の開口部を、第２の端部に第２の開口部を有しており、前記第１の開口部が装置の外部から導体（４）を受け入れるためのものである、中空のシャフト（２）と；前記シャフト（２）に同軸に取り付けられており、前記シャフトに取り付けられた中央部分と、前記中央部分から放射状に延在している支持体と、前記支持体の周縁端部に固定されている周囲の円形状のポールピースとを具備しているステータ（６）と；前記ステータ（６）と同軸であり前記ステータ（６）を中心として回転するように装着され、前記シャフトに平行な円筒形の壁（17）を有するハウジングを具備するロータ（10）であり、前記円筒形の壁は、前記ステータ（６）を取り囲む磁気手段（26）を具備しエアギャップによって前記ステータから分離される内側表面を有し、前記ハウジングは前記円筒形の壁（17）の一方の側面に内側の壁（18）を、前記円筒形の壁（17）の他方の側面に外側の壁（20）を具備し、前記シャフト（２）は前記内側の壁（18）を通り中央に延在している、前記ロータと；を具備する電気モータ付車輪装置であり、前記装置が、弾性材料で作られ、防水性であり、前記ハウジングと前記ハウジングの外側表面の周りに固定されたリム（28）との間に汚くて望ましくない不純物の存在を防ぐように前記ハウジングの周りに装着される円筒形の充填物（30）を具備することを特徴とする電気モータ付車輪装置。２．前記充填物（30）がエラストマから作られた層である請求項１記載の装置。３．前記充填物（30）が紫外線に耐える請求項２記載の装置。４．前記ハウジングの外側表面の回りに固定された前記リム（28）との組み合わせである請求項１記載の装置。５．前記ハウジングが前記シャフト（２）および前記ステータ（６）を密閉して取り囲む請求項１記載の装置。６．前記内側の壁（18）と結合される第１のベアリング（22）、および前記外側の壁（20）と結合される第２のベアリング（24）を具備し、前記ロータ（10）が前記ベアリング（22および24）によって前記ステータ（６）に対して回転されることができるように、前記ベアリング（22および24）が前記シャフト（２）の両側にそれぞれ装着されている請求項１記載の装置。７．前記支持体が、重量を減少させるために開口部の間に前記支持体に設けられた少なくとも２つのアーム（13）を具備する請求項１記載の装置。８．前記支持体が、前記支持体の前記周縁端部に放射状に延在している少なくとも３つの等間隔に配置されたアーム（13）を具備する請求項７記載の装置。９．前記等間隔に配置されたアーム（13）が等間隔に配置された４つのアーム（ 13）を具備する請求項８記載の装置。１０．前記ステータ（６）が軽量の熱伝導性材料を具備する請求項１記載の装置。１１．前記材料がアルミニウム合金である請求項１０記載の装置。１２．前記リム（28）が平坦である請求項１記載の装置。１３．前記ロータ（10）が回転しているとき、空気循環が凸状部分（112）によって前記ハウジングの内部で生じられ、且つ空気循環が凹状の部分（114）の外側部分に沿って生じられ、それにより効率的な熱交換が前記外側の壁（20）を通して得られるように、前記ハウジングの前記外側の壁（20）が円周方向に沿って交番する前記凸状部分（112）および前記凹状部分（114）を具備する請求項１記載の装置。１４．前記ハウジングの前記内側の壁（18）が前記ロータ（10）が回転しているとき前記内側の壁（18）の周縁に向う空気の循環を生ずるように凹状の外側表面を有し、前記外側表面が前記シャフト（２）の方向に延在している一連の平行な細長いストリップ（90）を具備し、前記ストリップがブレーキ手段（94）が装着されることができる空間（92）を規定している自由な側面を有し、それにより、効率的な熱交換が前記内側の壁（18）を通して得られ、前記ブレーキ手段（94）が前記内側の壁（18）に沿って生じられる空気循環によって冷却され得る、請求項１記載の装置。１５．前記シャフト（２）が第１の端部の所に、前記装置が支持部材（50）に接続され得るような接続手段を具備する請求項１記載の装置。１６．前記エアギャップが前記シャフト（２）の中心の軸（３）から予め定められた距離Ｒ₁の所に位置され、前記リム（28）が前記シャフト（２）の中心の軸（３）から予め定められた距離Ｒ₂の所に位置されるタイヤ（32）を受け止める表面を有し、Ｒ₁／Ｒ₂がほぼ０．６５乃至０．９１の間にある請求項１記載の装置。１７．前記ロータ（10）がコイル（９）を具備し、Ｒ₁／Ｒ₂がほぼ０．６５乃至０．８０の間にある請求項１６記載の装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．第１の端部に第１の開口部を、第２の端部に第２の開口部を有しており、前記第１の開口部が装置の外部から導体を受け入れるためのものである、中空のシャフトと；前記シャフトに同軸に取り付けられており、前記シャフトに取り付けられた中央部分と、前記中央部分から放射状に延在している支持体と、前記支持体の周縁端部に固定されている周囲の円形状のポールピースとを具備しているステータと；前記ステータと同軸であり前記ステータを中心として回転するように装着され、前記シャフトに平行な円筒形の壁を有するハウジングを具備するロータであり、前記円筒形の壁は、前記ステータを取り囲む磁気手段を具備しエアギャップによって前記ステータから分離される内側表面を有し、前記ハウジングは前記円筒形の壁の一方の側面に内側の壁を、前記円筒形の壁の他方の側面に外側の壁を具備し、前記シャフトは前記内側の壁を通り中央に延在している、前記ロータと；弾性材料で作られ、防水性であり、前記ハウジングと前記ハウジングの外側表面の周りに固定されたリムとの間に汚くて望ましくない不純物の存在を防ぐように前記ハウジングの周りに装着される円筒形の充填物とを具備する電気モータ付車輪装置。２．前記充填物がエラストマから作られた層である請求項１記載の装置。３．前記充填物が紫外線に耐える請求項２記載の装置。４．前記ハウジングの外側表面の回りに固定された前記リムとの組み合わせである請求項１記載の装置。５．前記ハウジングが前記シャフトおよび前記ステータを密閉して取り囲む請求項１記載の装置。６．前記内側の壁と結合される第１のベアリング、および前記外側の壁と結合される第２のベアリングを具備し、前記ロータが前記ベアリングによって前記ステータに対して回転されることができるように、前記ベアリングが前記シャフトの両側にそれぞれ装着されている請求項１記載の装置。７．前記支持体が、重量を減少させるために開口部の間に前記支持体に設けられた少なくとも２つのアームを具備する請求項１記載の装置。８．前記支持体が、前記支持体の前記周縁端部に放射状に延在している少なくとも３つの等間隔に配置されたアームを具備する請求項７記載の装置。９．前記等間隔に配置されたアームが等間隔に配置された４つのアームを具備する請求項８記載の装置。１０．前記ステータが軽量の熱伝導性材料を具備する請求項１記載の装置。１１．前記材料がアルミニウム合金である請求項１０記載の装置。１２．前記リムが平坦である請求項１記載の装置。１３．前記ロータが回転しているとき、空気循環が凸状部分によって前記ハウジングの内部で生じられ、且つ空気循環が凹状の部分の外側部分に沿って生じられ、それにより効率的な熱交換が前記外側の壁を通して得られるように、前記ハウジングの前記外側の壁が円周方向に沿って交番する前記凸状部分および前記凹状部分を具備する請求項１記載の装置。１４．前記ハウジングの前記内側の壁が前記ロータが回転しているとき前記内側の壁の周縁に向う空気の循環を生ずるように凹状の外側表面を有し、前記外側表面が前記シャフトの方向に延在している一連の平行な細長いストリップを具備し、前記ストリップがブレーキ手段が装着されることができる空間を規定している自由な側面を有し、それにより、効率的な熱交換が前記内側の壁を通して得られ、前記ブレーキ手段が前記内側の壁に沿って生じられる空気循環によって冷却され得る、請求項１記載の装置。１５．前記シャフトが第１の端部の所に、前記装置が支持部材に接続され得るような接続手段を具備する請求項１記載の装置。１６．前記エアギャップが前記シャフトの中心の軸から予め定められた距離Ｒ₁ の所に位置され、前記リムが前記シャフトの中心の軸から予め定められた距離Ｒ₂ の所に位置されるタイヤを受け止める表面を有し、Ｒ₁／Ｒ₂がほぼ０．６５乃至０．９１の間にある請求項１記載の装置。１７．前記ロータがコイルを具備し、Ｒ₁／Ｒ₂がほぼ０．６５乃至０．８０の間にある請求項１６記載の装置。