具有电驱动马达的地面输送机械的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种地面输送机械，具有作为电行驶驱动装置的、通过电驱动马达（26）来驱动的至少一个受驱动的车轮（20），所述电驱动马达（26）具有一定子和一转子（1），所述定子具有用于产生旋转场的至少三个相绕组，所述转子具有高导磁性的软磁材料，其中，所述转子（1）具有磁极（5），所述磁极具有在所述磁极（5）的定向上小的磁性磁阻。
【专利说明】具有电驱动马达的地面输送机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有作为电行驶驱动装置的至少一个受驱动的车轮的地面输送机械，该受驱动的车轮通过电驱动马达来驱动。
【背景技术】
[0002]在现有技术中公知了所谓的同步磁阻电机，这些同步磁阻电机是用于4象限运行的三相感应式电机(Drehfeldmaschine),其中，所述三相感应式电机可以作为马达或发电机实施和运行以及分别在两个转动方向上实施和运行。
[0003]在这些同步磁阻电机的情况下，在例如三相电动机的情况下(可参比异步电动机)，定子绕组是分别用于三个相中的一个相的分别以120°电气上错开布置的相绕组。
[0004]通过转动体或转子的具有显著磁极的特殊成形来给所述转动体或转子施加相对磁场的强的优选取向。转动运动通过旋转的磁性场来产生，转子试图去跟随该旋转的磁性场。相对于异步电机或者通过永磁体来励磁的同步电机，其中，转矩通过以穿过一导体流动的电流的磁场交变作用或以永磁体的交变作用来产生，在磁阻电机中的转矩产生基于在磁场中作用到转子的软磁物质上的麦克斯韦力(Maxwellschen Kraft)来进行,通过所述麦克斯韦力，磁性系统追求最小磁性电阻或磁阻的状态。所述运动通过转子在由定子线圈或者说定子绕组产生的磁场处的取向来发生，其中，通过适当的三相变流器(Umrichter)和定子线圈的电感式耦合来产生旋转磁场。为此，转子必须具有在所述磁场内的优选取向并且由此具有磁极。
[0005]在此，所谓的同步磁阻电机基本上在结构以及在操控上与所谓的开关式磁阻电机或“Switched Reluctance Machine”不同。在转子基于在由定子线圈产生的旋转的磁场上的取向而产生转动运动的相同基础物理原理的情况下，同步磁阻电机的定子绕组类似于异步电动机实施为120°错开的三相绕组，而η相开关式磁阻电机的定子绕组分别转换(umspannt)成比例多倍的η定子极齿或者说定子磁极或磁极对数(Polpaarzahl)中的一个。这些定子绕组相应地以180° /n电气上错开。开关式磁阻电机的转子的磁极也比同步磁阻电机的情况下明显更为显著。不利的是，这在开关式磁阻电机的情况下引起高的转矩波动和由此发出噪声。
[0006]在以电池电方式运行的地面输送机械中作为电行驶驱动装置的电行驶马达使用直流电机。直流电机可以简单并且成本低廉地操控。
[0007]但是在该现有技术方面不利的是，直流电机具有比可比较的交流电机更小的效率。此外,直流电机基于高数量的单独部件,在结构上明显比例如异步电机更复杂。此外，电流必须经由转换器上的滑动触点来输送给电枢。这些滑动触点实施为铜刷(Bursten)或碳刷并且是有磨损的，由此产生维护耗费。
[0008]替代早前使用的直流电机，现在作为电行驶驱动装置的电行驶马达大多使用三相异步电机，或者在较大功率要求的情况下也使用三相永磁体同步电动机。相对于直流电机，三相同步电动机或者三相异步电动机在结构上更简单并且免维护，因为取消了转换器，并且它们的特色在于较高的效率。
[0009]但是不利的是，相对于直流电机，因为所需的、受控制的三相旋转场，操控装置明显更复杂，因为需要位态或者转动速度的检测以及相应的功率电子装置。
【发明内容】
[0010]本发明的任务在于，提供一种具有至少一个电驱动马达的地面输送机械，该地面输送机械能够成本低廉地制造并且工作得可靠并且耐用，以便胜任恶劣的运行条件。
[0011]该任务通过具有权利要求1的特征的地面输送机械来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中记载。
[0012]该任务依据本发明通过如下方式来解决，S卩，在具有作为电行驶驱动装置的、通过电驱动马达来驱动的至少一个受驱动的车轮的地面输送机械的情况下，所述电驱动马达具有一定子和一转子，所述定子具有用于产生旋转场的至少三个相绕组，所述转子具有高导磁性的软磁材料，其中，所述转子具有磁极，所述磁极具有在磁极的定向上小的磁性磁阻。
[0013]通过适当的功率电子装置,例如具有半导体器件(Halbleiterbausteinen)的变流器，以正弦电流来这样地励磁定子的相绕组:使得形成具有基本上连续的磁性场强的旋转场，所述场强的定向沿旋转方向环绕。有利地通过配备有这样的作为同步磁阻电机起作用的、作为电驱动马达的电动马达的地面输送机械来获得成本低廉的并且非常耐用的行驶驱动装置，该行驶驱动装置以高的可靠性和小的故障可能性进行工作。获得了少的材料使用，因为不需要在转子上的磁体或者铜导体或铝导体(如果这些较贵的材料不需要的话，那么结合了相应的成本节省)。
[0014]具有驱动马达的依据本发明的地面输送机械的其它优点在于不需要永磁体，这些永磁体的价格可以基于使用的稀有材料而差别很大并且非常的高。驱动马达也有利地具有由于去掉转子中的欧姆损失的良好效率，并且是免维护的，因为没有铜刷。通过所述简单的结构也获得了大的安装友好性或加工的良好自动化。在定子实施为具有分开的绕组的片材组和/或转子实施为片材组的情况下也可以将功率能力通过改变片材组的长度而良好地适配需求。因为在过载区域中的磁饱和的很小的影响，驱动马达也可以过载。也证实为有利的是:驱动马达相对于热负载不表现出临界，这是因为不存在永磁体材料，所述永磁体材料基于太强加热而会丧失其磁化；并且简单的冷却是可行的，因为损失功率大多在定子上在该定子的相绕组中产生。同样地，转子的支承装置的冷却可以较简单地完成，并且从一开始由转子本身仅进行了所述支承装置的较少的加热。虽然有利地原理上可以通过发电机运行进行能量回馈(RUckspeisung)，但是这样的回馈不会在故障情况下进行。依据本发明的地面输送机械的电行驶驱动装置的电驱动马达能够以星形联接或者三角联接方式和在使用例如具有对应传感器的三相逆变器的存在的、成本低廉地提供的功率电子装置的情况下运行，其中，具有对最大转矩或最大功率优化的电流调节、电压调节或磁通调节是可行的。在此，无传感器的调节也是可行的。最后，有利地不出现驱动马达在短路情况下的运动并且由此不出现地面输送机械的不期望的行驶运动，由此来获得地面输送机械的高运行安全性。
[0015]为了获得定子的旋转场可以设置有一变流器，该变流器正弦形励磁相绕组。
[0016]有利地，转子具有四个在径向上向外指向的磁极。
[0017]这四个磁极可以布置在以90°相交的两条轴线上。[0018]转子可以具有在其周边上的扇段，这些扇段在周向上分别以一气隙彼此间隔开。由此能够以简单的方式来形成相应的磁极。
[0019]在本发明的有利实施方式中，转子具有在轴向上层压的片材，这些片材的敞开的径向切口棱边形成磁极。
[0020]由此能够以成本低廉的方式来形成依据本发明的驱动马达的转子，该转子可以尤其良好地适配不同的功率要求，例如通过转子的不同轴向长度，但也可以通过彼此重叠层压的片材的适配的数量。
[0021]转子可以具有磁通截止切口。
[0022]可以制造转子的替换可能性在于:通过按照现有技术公知的方法而产生的空隙来形成用于磁性磁通的截止部，以便生成转子上的磁极。
[0023]在本发明的改进方案中，转子可以具有附加的铁棒和/或铝棒。
[0024]转子可以具有由铁丝和/或铝丝制成的附加的绕组。
[0025]在本发明的一实施方式中，转子具有附加的永磁体。
[0026]在本发明的一设计方案中，地面输送机械具有两个受驱动的车轮，它们经由差速传动装置由所述电驱动马达或者分别由一个电驱动马达来驱动。
[0027]具有电驱动马达的电行驶驱动装置可以集成到驱动车桥中或者电驱动马达可以分别在外侧法兰连接在一驱动车桥上并且分别驱动一驱动车轮。也可以将具有一单独的电驱动马达的差速传动装置集成到一驱动车桥中，该电驱动马达驱动两个驱动车轮。电控制单元和/或功率电子装置同样可以集成到所述车桥中，但也可以集成到所述电驱动马达中。替换地，也可以设想具有外部的控制单元和/或功率电子装置的实施方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]本发明的其它优点和细节借助于在示意图中展示的实施例更加详细地阐释。在此情况下:
[0029]图1a以横截面示意性示出了电行驶驱动装置的电驱动马达的转子的实施例，所述电行驶驱动装置在依据本发明的地面输送机械中使用；
[0030]图1b以横截面示意性示出了电行驶驱动装置的电驱动马达的转子的另一实施例，所述电行驶驱动装置在依据本发明的地面输送机械中使用；
[0031]图1c以横截面示意性示出了电行驶驱动装置的电驱动马达的转子的第三实施例，所述电行驶驱动装置在依据本发明的地面输送机械中使用；
[0032]图2示意性示出了按照现有技术公知的三相变流器的接线图；
[0033]图3示意性示出了以现有技术公知的开关式磁阻电机的定子绕组的布置；
[0034]图4示意性示出了图3的开关式磁阻电机的以现有技术公知的操控装置的接线图；
[0035]图5示意性地、相应于现有技术示出了图3的开关式磁阻电机的绕组的接线；
[0036]图6示出了依据本发明的地面输送机械的实施例；以及
[0037]图7示意性示出了图6的依据本发明的地面输送机械的行驶驱动装置的电驱动单
J Li ο【具体实施方式】
[0038]图1a示意性示出了电行驶驱动装置的电驱动马达的转子I的实施例，所述电行驶驱动装置在依据本发明的地面输送机械中使用。转子I包括转子轴2以及由软磁的或者适当的高导磁性的材料制成的四个扇段3，这四个扇段在周边上布置并且分别在构造了一气隙的情况下彼此间隔开。这些扇段3在周向上观察在它们各自的中间的区域中形成磁极5，这些磁极在施加外磁场的情况下尝试利用所述磁场取向，因为在这些磁极5的所述定向上存在最小的磁性磁阻。如果通过定子绕组产生外旋转磁场，那么转子I由所述磁场带动。四个磁极5布置在呈直角相交的两条轴线上。
[0039]图1b以横截面示意性示出了电驱动马达的转子I的另一实施例，所述电行驶马达在依据本发明的地面输送机械中使用。彼此相应的构件(以及在下面的附图中)设有相同的附图标记。转子I在这里包括多个叠置的并且彼此紧固的例如粘接的片材4。通过片材4的该“层压”来实现产生的片材组利用这些片材4的平面中的磁场的优选取向。如果这些片材如图1b中所示那样布置在四个四分之一圆中，那么四个磁极5形成在如下这些部位上，在这些部位上，层压的片材4切割转子I的外半径。
[0040]图1c以横截面示意性示出了驱动马达的转子I的第三实施例，所述驱动马达在依据本发明的地面输送机械中使用。在该实施例中，转子I在横截面中观察具有磁通截止切口 6，这些磁通截止切口通过按照现有技术公知的方法来产生，例如假如转子I由轴向前后相继布置的片材构建的话，那么通过冲制。这些磁通截止切口 6形成对于磁性磁通的屏障并且引起又形成磁极5。
[0041]图2示意性示出了按照现有技术公知的三相变流器的接线图。第一电子开关阀SI与第二电子开关阀S2 —起(它们构造为功率安装元件、例如功率晶体管)形成用于第一相A的开关桥(Schaltbrilcke)。其它的电子开关阀S3和S4形成用于第二相B的开关桥，并且电子开关阀S5和S6形成用于第三相C的开关桥。通过适当的调制方法，例如脉冲宽度调制，可以通过这样的三相变流器由直流电来产生分别具有正弦相的三相交流电(Drehstrom),该三相交流电能够以例如在依据本发明的驱动马达的以120°电气上起作用地相对布置的定子线圈的情况下的星形联接或者三角联接来产生磁性的旋转场。
[0042]图3示意性示出了以现有技术公知的开关式磁阻电机的定子绕组的布置；示出的是三相6/4开关式磁阻电机的典型的几何形状和绕组布置。转子7在定子8内部运转，其中，转子7总共具有四个极靴9，并且定子8总共具有六个极靴10。定子8的各对置的极靴10由一共同的绕组11这样地包围:使得它们在电流流动的情况下形成相反的磁性磁极。在此，定子8的较大数量的六个磁极10被前后相继地接通电流，如由图3中右边示意图获得的那样。
[0043]图4中示意性示出了图3的开关式磁阻电机的以现有技术公知的操控装置的接线图，其中，绕组11通过欧姆电阻R1、R2、R3以及电感线圈L1、L2和L3的等效图来示出。
[0044]图5示意性地、相应于现有技术示出了图3的开关式磁阻电机的绕组的接线。示出了对于三个绕组11的电流值I1、12和13，利用这三个绕组围住定子8的全部六个极靴
10。相反于同步磁阻电机的正弦励磁，产生了单极方波电流。这些电流经由图4中示出的操控装置，通过一半桥式变流器来施加。
[0045]不利的是，在开关式磁阻电机的情况下出现高的转矩波动和由此发出噪声。[0046]图6在侧视图中示出了依据本发明的地面输送机械12的实施例。所示的地面输送机械例如构造为通过未示出的牵引电池(Traktionsbatterie)来电运行的平衡重式叉车13。
[0047]该平衡重式叉车12前侧具有构造为升降支架25的、具有在其上以能沿高度方向运动的方式被引导的负载接收器件15的前升降装置14，例如包括两个叉臂16的起重叉17。支承在负载接收器件15上的负载重量通过尾侧的后平衡重量18来平衡。
[0048]在本示例中例如以电池电方式驱动的平衡重式叉车13具有带两个前轮19的前车桥。在示出的实施例中，前轮19构造为不受驱动车轮。在示出的实施例中构造为三轮叉车的地面输送机械12通过唯一的转向车轮20来控制。在这里作为示例示出的方案中(其中前轮19构造为不受驱动车轮)，转向车轮20实施为驱动车轮，该驱动车轮通过根据图1a至Ic的、作为电行驶马达的电驱动马达来驱动。平衡重式叉车13替换地可以设有内燃机式驱动系统和/或作为四轮叉车，在该四轮叉车的情况下例如两个转向后轮被控制。
[0049]根据本发明的替换实施方式，前轮19构造为驱动车轮，其中，为了转向可以设有一个转向车轮20或者具有两个转向车轮20的转向车桥。当两个前轮19被驱动时，那么平衡重式叉车13可以具有一如下的驱动车桥，在该驱动车桥中集成有根据图1a至Ic的、作为电行驶马达的两个驱动马达，这两个驱动马达分别驱动一前轮19。替换地也可行的是，通过集成到这样的驱动车桥中的差速传动装置，两个前轮19通过根据图1a至Ic的、作为电行驶马达的唯一的电驱动马达来驱动。
[0050]地面输送机械12的驾驶员位置21设有驾驶员座椅22。该驾驶员座椅22和其它的操作元件，例如方向盘23处在一驾驶员保护顶盖24之下。
[0051]在驾驶员座椅22之下，在以电池电方式驱动的平衡重式叉车13的情况下有一牵引电池并且会在内燃机式驱动的平衡重式叉车的情况下布置有内燃机。
[0052]图7示意性示出了一驱动单元，具有图6的依据本发明的地面输送机械12的电行驶驱动装置。转向车轮20可以经由一变速器，通过根据图1a至Ic的、作为电行驶马达的电驱动马达26来驱动。在此，为了调整转向角度，后轮20绕竖轴线可转动地支承在承载板27中，并且通过齿圈28，根据图1a至Ic的电转向马达29可以调整车轮20的偏转角度。具有变流器的电控制单元30连接驱动马达26。由此，电控制单元30与驱动马达26集成为一安装单元。该安装单元但是也可以与驱动马达26分开地布置。
[0053]本发明不限于平衡重式叉车。确切地说，各种类型的地面输送机械都可以配备有根据本发明的电驱动马达。例如也可以将带有电驱动装置的仓库技术设备设有这样的电驱动马达，例如起重机小车、存货提取设备(Kommissionierer)、拖曳设备、平台小车、前移式叉车(SchubstapIer)、前移杆式叉车(Schubmaststapler)和台架叉车(Regalstapler)。
【权利要求】
1.地面输送机械，具有作为电行驶驱动装置的至少一个受驱动的车轮(20)，所述至少一个受驱动的车轮通过电驱动马达(26)来驱动，其特征在于，所述电驱动马达(26)具有一定子和一转子(I )，所述定子具有用于产生旋转场的至少三个相绕组，所述转子具有高导磁性的软磁材料，其中，所述转子(I)具有磁极(5)，所述磁极具有在所述磁极(5)的定向上小的磁性磁阻。
2.按照权利要求1所述的地面输送机械，其特征在于，为了产生所述定子的旋转场而设置有一变流器，所述变流器正弦形励磁所述相绕组。
3.按照权利要求1或2所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有四个在径向上向外指向的磁极(5)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，这四个磁极(5)布置在以90°相交的两条轴线上。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有在其周边上的扇段(3)，这些扇段在周向上分别以一气隙彼此间隔开。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有在轴向上层压的片材(4)，这些片材的敞开的径向切口棱边形成所述磁极(5)。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有磁通截止切口(6)。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有附加的铁棒和/或招棒。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有由铁丝和/或铝丝制成的附加的绕组。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子(I)具有附加的永磁体。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的地面输送机械，其特征在于，所述地面输送机械具有两个受驱动的车轮，所述两个受驱动的车轮经由差速传动装置由所述电驱动马达或者分别由一个电驱动马达来驱动。
【文档编号】H02K19/10GK103427513SQ201310186486
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2012年5月21日
【发明者】C·魏纳, H·西佩尔, W·马尔纳 申请人:林德材料处理有限责任公司