Motor eléctrico de rotor de disco y bicicleta eléctrica o bicicleta de asistencia eléctrica con motor eléctrico de rotor de disco.

Motor de rotor de disco eléctrico (10) para una bicicleta eléctrica (25) o bicicleta de asistencia eléctrica (25),

con al menos un estator (11) configurado como conmutador, con al menos un rotor (12) configurado como disco de rotor, que está alojado de forma giratoria alrededor de un eje de giro frente al estator (11) y/o frente a una carcasa de motor, en el que el rotor (12) y el estator (11) están orientados paralelos entre sí y están distanciados uno del otro por medio de un intersticio (14), en el que un lado frontal (15) del rotor (12), que está dirigido hacia el estator (11), presenta una pluralidad de imanes permanentes (16) polarizados en dirección axial, que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro (13), en el que alternando en dirección tangencial un polo Norte y un polo Sur están dirigidos hacia el estator (11), en el que el estator (11) presenta una pluralidad de elementos de bobinas (17), que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro (13) del rotor (12), en el que el al menos un estator (11) está dispuesto entre dos rotores (12), que están alojados de forma giratoria alrededor de un eje de giro común (13), en el que los elementos de bobinas (17) del estator están dispuestos de tal manera que su eje de bobina respectivo está alineado tangencialmente alrededor del eje de giro común (13), en el que los elementos de bobinas (17) presentan, respectivamente, un soporte de bobinas (18) con un núcleo de bobina (19), alrededor del cual está arrollado el alambre de bobina (20), en el que el núcleo de bobina (19) presenta en sus extremos opuestos a lo largo del eje de bobina dos cuerpos polares (21) opuestos entre sí, que se extienden en dirección axial y/o en dirección radial con respecto al eje de giro (13) del rotor (12) a ambos lados más allá del núcleo de bobina (19), y en el que ambos cuerpos polares (21) de cada elemento de bobina (17) configuran, respectivamente, en ambas superficies polares (23) dirigidas hacia los rotores (12), opuestas al menos por secciones a lados frontales (22) del estator (11) opuestos entre sí, el imán permanente (16) del rotor (12) respectivo, caracterizado por que los cuerpos polares (21) están alineados radialmente con respecto al eje de giro (13) del rotor (12), de manera que la distancia de los dos cuerpos polares (21) de un elemento de bobina (17) se incrementa a medida que aumenta la distancia radial desde el eje de giro (13) del rotor (12), y el núcleo de la bobina (19) es un cuerpo plano, cuya extensión radial con respecto al eje de giro (13) del rotor (12) excede en un múltiplo su extensión axial.

Motor eléctrico de rotor de disco y bicicleta eléctrica o bicicleta de asistencia eléctrica con motor eléctrico de rotor de disco

La invención se refiere a un motor eléctrico de rotor de disco de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a una bicicleta eléctrica o bicicleta de asistencia eléctrica con un motor eléctrico de rotor de disco de acuerdo con la Invención.

En un motor de rotor de disco, el rotor y el estator tienen una forma de disco. Un disco está configurado fino en comparación con su extensión plana. Los discos de rotor y de estator del motor de rotor de disco están dispuestos paralelos entre sí y perpendlcularmente al eje de giro del motor a lo largo de este eje de giro. Esto conduce a que los motores de rotor de disco presenten una forma de construcción, que se diferencia claramente de la forma de construcción de otros motores eléctricos. Su diámetro perpendicularmente al eje de giro es mayor que su longitud axial, en general, un múltiplo mayor.

Se conocen a partir de los documento WO 24/73143 A1 y US 4 761 59 A motores eléctricos con elementos de bobinas. El documento WO 24/17497 A1 describe un generador para el empleo en centrales eólicas o centrales hidráulicas. Como otro estado de la técnica se remite a los documentos DE 195 22 419 A1, US 5 216 339 A, GB 2 36 14 A, WO 21/745 A2, EP 1 542 343 A1 y EP 1 746 75 A2.

Los motores de rotor de disco en los que se basa la Invención para bicicletas eléctricas o bicicletas de asistencia eléctrica presentan al menos un estator configurado como disco y al menos un rotor configurado como disco de rotor, que está alojado de forma giratoria alrededor de un eje de giro frente al estator y/o a una carcasa de motor. El rotor (disco de rotor) y el estator (disco de estator) están orientados paralelos entre sí y están distanciados uno del otro por medio de un Intersticio. Un lado frontal del rotor dirigido hacia el estator (el disco de estator) presenta una pluralidad de imanes permanentes polarizados en dirección axial, que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro, de manera que alternando en dirección axial un polo Norte y un polo Sur están dirigidos hacia el estator. El estator presenta una pluralidad de elementos de bobinas, que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro del rotor.

Además, está previsto que el al menos un estator esté dispuesto entre dos rotores, que están alojados de forma giratoria alrededor de un eje de giro común. De esta manera, el motor de rotor de disco presenta dos de los rotores ya descritos y, por lo tanto, dos discos de rotor, que están dispuestos a ambos lados del disco de estator.

También está previsto que los elementos de bobinas estén dispuestos de tal forma que su eje respectivo de bobina está alineado tangencialmente alrededor del eje de giro común de los rotores. Con preferencia, ambos rotores colaboran y acondicionan en común el par motor de salida del motor en su eje de salida.

Además, la invención prevé que los elementos de bobinas presenten, respectivamente, un soporte de bobina con un núcleo de bobina, alrededor del cual está arrollado un alambre de bobina, de manera que el núcleo de bobina presenta en sus extremos opuestos a lo largo del eje de bobinas dos cuerpos polares opuestos entre sí, que se extienden en dirección axial y/o en dirección radial con respecto al eje de giro del rotor a ambos lados más allá del núcleo de la bobina. De esta manera, el alambre de la bobina está fijado a través del cuerpo polar en el núcleo de la bobina, y no puede resbalar en virtud de los cuerpos polares sobresalientes desde el núcleo de la bobina. En la sección transversal, el soporte de la bobina presenta, por lo tanto, la forma de una H. El elemento de bobina presenta un arrollamiento concéntrico de bobina. A través del soporte de bobina, se convierte el elemento de bobina en una unidad de construcción compacta, lo que posibilita una fabricación sencilla del estator. Los cuerpos polares opuestos entre sí de un elemento de bobina presentan siempre una polaridad opuesta, puesto que están asociados a los extremos opuestos de la bobina.

Por último, está previsto que ambos cuerpos polares de cada elemento de bobina configuren, respectivamente, en ambas superficies polares dirigidas hacia los rotores, opuestas al menos por secciones a lados frontales del estator opuestos entre sí, el imán permanente del rotor respectivo. De esta manera, cada cuerpo polar se extiende axialmente a través del estator, configura en ambos lados del estator una superficie polar, con la misma polaridad. Cada polo del elemento de bobina se utiliza dos veces, a saber, para la interacción con cada uno de los rotores adyacentes al estator.

En formas de construcción conocidas, los ejes de las bobinas de los elementos de bobinas están alineados axialmente con respecto al eje de giro del rotor. El elemento de bobina está polarizado, por lo tanto, como los ¡manes permanentes del rotor en dirección axial, de manera que la polarización concreta depende de la dirección del flujo de corriente a través de los alambres de la bobina. De manera correspondiente, los polos de los elementos de bobinas colaboran con los ¡manes permanentes del rotor.

En este caso es un Inconveniente que cada elemento de bobina colabora siempre sólo sobre un polo y, por lo tanto, una superficie polar con un rotor. En los elementos de bobinas se trata, en general, de bobinas planas con sección

transversal comparativamente grande, de manera que de forma correspondiente también los polos configuran superficies polares comparativamente grandes. Esto conduce a que los motores de rotor de disco necesiten una sección transversal comparativamente grande, para poder acondicionar un par motor deseado.

La invención se basa en el cometido de indicar un motor de rotor de disco mejorado. En particular, debe indicarse un motor de rotor de disco con densidad polar más elevada en comparación con motores de rotor de disco conocidos anteriormente y, por lo tanto, con par motor más elevado posible con el mismo diámetro. Con preferencia, el motor de rotor de disco debe poder acondicionar un par motor deseado con dimensiones claramente más compactas que en el estado de la técnica. Además, debe indicarse una bicicleta eléctrica o bicicleta de asistencia eléctrica con un motor de rotor de disco de este tipo.

Este cometido se solucione con respecto al motor de rotor de disco por medio de las características de la reivindicación 1 y con respecto a la bicicleta elástica o bicicleta de asistencia eléctrica a través de las características de la reivindicación 8. Las configuraciones y desarrollos ventajosos se indican en las reivindicaciones dependientes.

El motor de rotor de disco de acuerdo con la invención se caracteriza porque los cuerpos polares están alineados radialmente con relación al eje de giro del rotor, de manera que se incrementa la distancia de los dos cuerpos polares de un elemento de bobina. De esta manera, se asegura una colaboración uniforme de las superficies polares con los imanes permanentes del o de los rotores, lo que es importante especialmente en el caso de extensión radial grande de las superficies polares. Considerado de otra manera, esta configuración de los cuerpos polares posibilita la preparación de superficies polares con extensión radial comparativamente grande, lo que en el caso de la configuración correspondiente de los imanes permanentes de los rotores conduce a un incremento de la potencia del motor de rotor de disco en el caso de dimensiones además compactas.

El motor de rotor de disco de acuerdo con la invención se caracteriza, además, porque el núcleo de la bobina es un cuerpo plano, cuya extensión radial con respecto al eje de giro del rotor excede su extensión axial en un múltiplo. Esto posibilita estatores axialmente compactos y, por lo tanto, motores de rotor de disco correspondientemente compactos. Al mismo tiempo, especialmente una extensión radial comparativamente grande del núcleo de la bobina y, por lo tanto, del elemento de bobina conduce a una extensión radial correspondientemente grande del cuerpo polar y, por lo tanto, de las superficies polares, lo que posibilita de la misma manera motores compactos de alto rendimiento.

Por elemento de bobina se entiende un elemento individual aislado magnéticamente con bobina autónoma, por ejemplo un arrollamiento de alambre, es decir, que la bobina de un elemento de bobina es controlable eléctricamente de forma individual para la generación de un campo magnético individual del elemento de bobina. En particular, es posible una activación individual del elemento de bobina independientemente de elementos de bobinas adyacentes. Además, los soportes de... [Seguir leyendo]

1.- Motor de rotor de disco eléctrico (1) para una bicicleta eléctrica (25) o bicicleta de asistencia eléctrica (25), con al menos un estator (11) configurado como conmutador, con al menos un rotor (12) configurado como disco de rotor, que está alojado de forma giratoria alrededor de un eje de giro frente al estator (11) y/o frente a una carcasa de motor, en el que el rotor (12) y el estator (11) están orientados paralelos entre sí y están distanciados uno del otro por medio de un intersticio (14), en el que un lado frontal (15) del rotor (12), que está dirigido hacia el estator (11), presenta una pluralidad de ¡manes permanentes (16) polarizados en dirección axial, que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro (13), en el que alternando en dirección tangencial un polo Norte y un polo Sur están dirigidos hacia el estator (11), en el que el estator (11) presenta una pluralidad de elementos de bobinas (17), que están dispuestos en forma de anillo alrededor del eje de giro (13) del rotor (12), en el que el al menos un estator

(11) está dispuesto entre dos rotores (12), que están alojados de forma giratoria alrededor de un eje de giro común (13), en el que los elementos de bobinas (17) del estator están dispuestos de tal manera que su eje de bobina respectivo está alineado tangencialmente alrededor del eje de giro común (13), en el que los elementos de bobinas (17) presentan, respectivamente, un soporte de bobinas (18) con un núcleo de bobina (19), alrededor del cual está arrollado el alambre de bobina (2), en el que el núcleo de bobina (19) presenta en sus extremos opuestos a lo largo del eje de bobina dos cuerpos polares (21) opuestos entre sí, que se extienden en dirección axial y/o en dirección radial con respecto al eje de giro (13) del rotor (12) a ambos lados más allá del núcleo de bobina (19), y en el que ambos cuerpos polares (21) de cada elemento de bobina (17) configuran, respectivamente, en ambas superficies polares (23) dirigidas hacia los rotores (12), opuestas al menos por secciones a lados frontales (22) del estator (11) opuestos entre sí, el imán permanente (16) del rotor (12) respectivo, caracterizado por que los cuerpos polares (21) están alineados radialmente con respecto al eje de giro (13) del rotor (12), de manera que la distancia de los dos cuerpos polares (21) de un elemento de bobina (17) se incrementa a medida que aumenta la distancia radial desde el eje de giro (13) del rotor (12), y el núcleo de la bobina (19) es un cuerpo plano, cuya extensión radial con respecto al eje de giro (13) del rotor (12) excede en un múltiplo su extensión axial.

2.- Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las superficies polares (23) están configuradas en un ensanchamiento (24) tangencial del cuerpo polar (21) con respecto al eje de giro (13) del rotor (12).

3.- Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el ensanchamiento tangencial (24) del cuerpo polar (21) comprende un ensanchamiento (24) en dirección al otro cuerpo polar (21) respectivo del mismo elemento de bobina (17).

4 - Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los cuerpos polares (21) están alineados radialmente con respecto al eje de giro (13) del rotor (12), de manera que la extensión tangencial del elemento de bobina (17) se incrementa a medida que aumenta la distancia radial desde el ele de giro (13) del rotor (12).

5.- Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el núcleo de bobina (19) es un cuerpo plano, cuya extensión tangencial con respecto al eje de giro (13) del rotor (12) excede su extensión axial en un múltiplo.

6.- Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el soporte de bobina (18) está constituido parcial o totalmente de plástico magnético y/o de metal.

7.- Motor de rotor de disco (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los rotores

(12) y/o el estator (11) están fabricados en el procedimiento de fundición por inyección con piezas de inserción.

8.- Bicicleta eléctrica (25) o bicicleta de asistencia eléctrica (25) con un motor de rotor de disco (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el motor de rotor de disco (1) está dispuesto entre un cojinete de biela (26) y un plato de cadena (27) sobre el eje de pedal (28) de la bicicleta eléctrica (25) o bicicleta de asistencia eléctrica (25), en la que los rotores (12) están conectados con el eje de pedal (28), de tal manera que los rotores (12) pueden transmitir un par motor al eje de pedal (28).

9.- Bicicleta eléctrica (25) o bicicleta de asistencia eléctrica (25) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada por que la transmisión del par motor desde los rotores (12) al eje de pedal (28) se realiza a través de una conexión fija directa o conexión dentada, sin rosca de multiplicación.