具有电的泵用马达的地面输送机械的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有工作液压装置的地面输送机械，其中，所述工作液压装置通过液压泵（33）以压力介质来供给，其中，所述液压泵（33）由电的泵用马达（32）来驱动，所述电的泵用马达（32）具有带电枢绕组（8）和场磁体器件的定子（5）以及具有由高导磁性软磁材料制成的转子（1），其中，所述电枢绕组与定子（5）的定子磁极（6）的对的数目成比例地具有分度，并且所述场磁体器件用于在一沿旋转方向分别以一角度相对于所述电枢绕组（8）的磁场而偏移的方向上、尤其在定子（5）具有四个定子磁极（6）的情况下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述转子具有转子磁极（4），所述转子磁极具有在该转子磁极（4）的定向上小的磁性磁阻。
【专利说明】具有电的泵用马达的地面输送机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有工作液压装置的地面输送机械，该工作液压装置通过液压泵以压力介质来供给，其中，所述液压泵由电的泵用马达来驱动。
【背景技术】
[0002]可行的是，实施具有所谓的磁通开关(flux switching)的磁阻电机，这些磁阻电机是两相开关磁阻电机并且可以作为在一转动方向上的马达或发电机实现两象限运行。
[0003]这样的磁通开关式磁阻电机的定子绕组具有分度(Pitch)。该分度在其角度上是对应的定子磁极的分度的两倍大小。在具有90°定子磁极分度(相应于在360°上分布的四个定子磁极)的磁通开关式磁阻电机的情况下，定子绕组相应于180°的定子绕组分度而相应地转换(umspannt)各两个定子磁极。在较大数量的定子磁极情况下,所述分度相应于与定子磁极对数量(Statorpolpaarzahl)成比例的多倍,例如在具有八个定子磁极的磁通开关式磁阻电机的情况下，相应于45°的定子磁极分度的双倍，定子绕组分度为90°。在此，两相磁通开关式磁阻电机的两个定子绕组彼此以对称的角度均匀地错开，也就是说，在具有四个定子磁极的磁通开关式磁阻电机的情况下以90°错开，从而使得分别一个定子绕组充满定子的在定子磁极之间的相对置开口。在具有八个定子磁极的磁通开关式磁阻电机的情况下，两个定子绕组的错开角度为45°。
[0004]在此，两个定子绕组中的一个构造为磁场绕组，其特征在于，恒定的电流流过该磁场绕组并且该磁场绕组产生永磁场。第二定子绕组构造为电枢绕组，其相对于磁场绕组错开一个定子磁极。电枢绕组这样接通电流:使得该电枢绕组产生交变磁场。在具有四个定子磁极的分度的情况下，所述电枢绕组的磁场由此横向于磁场绕组的磁场布置。一般地，电枢绕组的朝向转子产生的磁场相对于磁场绕组的相应磁场在如下的角度情况下布置，该角度相应于定子的两个磁极之间的角度，由此在八个定子磁极的情况下相应于45°角度。电枢绕组可以以交替的极性通电，并且形成磁场。
[0005]在异步电机或者通过永磁体来励磁的同步电机中，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，与此不同，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电阻或磁阻的状态。通过转动体或转子的具有显著转子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，并且所述转子试图跟随该磁场。在此，在磁通开关式磁阻电机中的转子通常具有相对于定子磁极数量的一半数量的转子磁极并且伴随电枢绕组的切换过程而取向到定子磁极的以定子磁极的分度角度错开的组上。通过转子的显著转子磁极的特殊成形来实现由静止状态的起动并且施加转动方向。在此，在一般情况下，转子磁极通过如下方式而具有不对称性，即，转子磁极在横截面中观察不是轴对称地构建的。
[0006]此外公知了同步磁阻电机和开关磁阻电机，在这些磁阻电机中要么通过至少三个定子线圈来产生旋转场(如在三相交流电同步电机中那样)，要么通过多个定子绕组来产生旋转场，这些定子绕组彼此跟随地单独接通。在同步磁阻电机以及开关磁阻电机方面不利的是相对耗费的电子操控，该电子操控需要具有相应调节电子装置的多个电子功率开关。
[0007]在以电池电方式运行的地面输送机械中，当特别追求低成本时，使用简单构建的直流电机作为工作液压装置的电的泵用马达。
[0008]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电机更小的效率。此外,这些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。此夕卜，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。
[0009]替代直流电机使用三相异步电机作为工作液压装置的电的泵用马达，或者在还要更高的功率要求的情况下也使用三相永磁体同步电动机，如果存在比对直流电机的要求更高的要求的话。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，并且他们的特色在于较高的效率。尤其在工作液压装置以三相同步电动机或三相异步电动机作为电的泵用马达的情况下，至少将一转向液压装置集成到所述工作液压装置中。
[0010]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，因为需要用于以总共六个电子功率开关联接所有三个相的大量功率电子装置以及一般需要位态和转动速度的检测装置。在大多使用的脉冲宽度调制的情况下，由其地，正极侧的开关的操控装置基于交变的参考电势是耗费的。
【发明内容】
[0011]本发明的任务在于，提供一种具有工作液压装置的地面输送机械，所述工作液压装置通过借助于电的泵用马达来驱动的液压泵以压力介质来供给，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。
[0012]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。
[0013]该任务通过具有工作液压装置的地面输送机械来解决，所述工作液压装置通过液压泵以压力介质来供给，其中，所述液压泵由电的泵用马达来驱动，并且所述电的泵用马达具有带电枢绕组和场磁体器件(Feldmagnetmittel)的定子以及具有由高导磁性软磁材料制成的转子，其中，所述电枢绕组与定子的定子磁极对的数量成比例地具有分度，并且所述场磁体器件用于在一沿旋转方向分别以一角度相对于电枢绕组的磁场而偏移的方向上、尤其在定子具有四个定子磁极的情况下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述转子具有转子磁极，所述转子磁极具有在该转子磁极的定向上小的磁性磁阻。
[0014]通过适当的功率电子装置来将定子的电枢绕组通电。在此，有利地仅需要非常简单的功率电子装置，因为不需要例如在三相交流电电机中那样的正弦电流，并且仅必须联接一个相。有利地，通过配备有这样的作为磁通开关式磁阻电机起作用的、作为电的泵用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、用于所述工作液压装置的压力介质供给装置，该压力介质供给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)。在定子的作为片材组的实施方案中和/或转子的作为片材组的实施方案中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，泵用马达也可以过载。简单的冷却也是可行的，因为损失功率大多在定子上在该定子的绕组中产生。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(Ruckspei sung ),但是这样的回馈不会在故障情况下进行。最后，有利地不出现泵用马达在短路情况下的运动并且由此不出现工作液压装置的不期望的反应，由此来获得地面输送机械的高运行安全性并且在紧急关闭功能上存在很少的要求。所述泵用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。
[0015]定子可以具有四个在径向上向内指向的定子磁极并且转子可以具有两个在径向上向外指向的转子磁极。
[0016]定子可以具有八个在径向上向内指向的定子磁极并且转子可以具有四个在径向上向外指向的转子磁极。
[0017]在依据本发明的地面输送机械的一实施方式中，所述场磁体器件包括具有与定子磁极对的数量成比例的分度的磁场绕组，其中，所述磁场绕组以两个定子磁极之间的角度错位而相对于电枢绕组错开地布置。
[0018]由此不需要永磁体，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。也证实为有利的是，所述泵用马达相对于热负载由此不变现出极限，因为永磁体材料基于太强加热而会丧失其磁化。
[0019]在本发明的一有利实施方式中，所述电枢绕组通过如下功率电子装置来操控，在该功率电子装置的情况下，所述电枢绕组联接在具有四个电子开关的H桥中。
[0020]简单的、块换向的(blockkommutierte)电流调节以及无传感器调节也是可行的。
[0021]在本发明的一有利改进方案中，所述电枢绕组通过如下功率电子装置来操控，在该功率电子装置的情况下，所述电枢绕组具有两个绕组或者一个双线绕组，所述两个绕组或者一个双线绕组的两个分支分别相反极性地通过各一个电子开关联接。
[0022]由此，所述功率电子装置的成本低廉的并且简单的结构可以具有两个开关，例如具有两个负极侧开关。具有两条扭曲的金属丝的双线绕组在制造时仅要求很少的额外耗费。
[0023]电枢绕组和磁场绕组可以并联。
[0024]电枢绕组和磁场绕组可以串联。
[0025]转子磁极中的至少一个、优选所有转子磁极可以具有不对称性，尤其通过如下方式，即，对应转子磁极在横截面中观察不是轴对称的。
[0026]场磁体器件可以具有永磁体。
[0027]为了最小化所述磁场绕组中的损失，可以使用永磁体或者由磁场绕组和永磁体的组合。
[0028]工作液压装置可以包括用于负载的升降装置，尤其是具有以能在高度方向上被运动的方式引导的负载接收器件的升降支架，和/或包括液压转向装置。
[0029]液压泵和电的泵用马达可以集成到一紧凑机组中，该紧凑机组担当用于工作液压装置，尤其是用于升降装置和/或液压转向装置的压力供给装置。电控制单元和/或功率电子装置同样可以集成到所述紧凑机组中。此外，可以替换地，但也可以附加地将液压阀集成到所述紧凑机组中。在依据本发明的地面输送机械中，可以设置有电子液压的转向装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]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:
[0031]图1a以横截面示意性示出了泵用马达的实施例，所述泵用马达在依据本发明的地面输送机械中使用；
[0032]图1b示意性示出了在第二转动角度位态中的图1a的泵用马达；
[0033]图2示意性示出了泵用马达的电枢绕组和磁场绕组的电流变化曲线；
[0034]图3示意性示出了泵用马达的操控装置的接线图；
[0035]图4示意性示出了泵用马达的替换的第二操控装置的接线图；
[0036]图5示出了依据本发明的地面输送机械的实施例；以及
[0037]图6示意性示出了图5的依据本发明的地面输送机械的电的泵单元。
【具体实施方式】
[0038]图1a示意性示出了工作液压装置的泵用马达15的实施例，所述泵用马达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以及由软磁的或适当的高导磁性的材料制成的两个扇段3,这些扇段在周向上形成转子磁极4,这些转子磁极在施加外磁场的情况下尝试利用所述磁场取向，因为在这些转子磁极4的定向上存在最小的磁性磁阻。定子5具有总共四个均匀分布的定子磁极6，这些定子磁极由此具有90°的分度。磁场绕组7以180°的分度分别包括一对定子磁极6。与此90°错开地，同样以180°的分度布置电枢绕组8，从而使得该电枢绕组同样分别包括一对定子磁极6。在图1a的视图中示出了磁场绕组7的负极侧联接侧9和正极侧联接侧10。同样示出了电枢绕组8的负极侧联接侧11和正极侧联接侧12。在该联接状态下，由电枢绕组8和磁场绕组7的相反极性联接的部分围住的定子磁极6形成磁极13，转子I按照这些磁极来取向。
[0039]图1b示意性示出了在第二转动角度位态中的图1a的泵用马达15。具有转子轴2以及扇段3或者说转子磁极4的转子I在具有定子磁极6的定子5内部以90°扭转地取向，因为所述电枢绕组8现在反向地通电。磁场绕组7的负极侧联接侧9和正极侧联接侧10相对于图1a是相同的，但是电枢绕组8的负极侧联接侧11和正极侧联接侧12互换。在该联接状态下，相对于图1a的视图，另外的两个定子磁极6形成磁性磁极13，转子I按照这些磁极来取向。
[0040]图2示意性关于转子位置示出了磁场绕组7的电流变化曲线13，该电流变化曲线关于转子I的转动角度是恒定的，并且示出了电枢绕组8的电流变化曲线14，该电流变化曲线作为矩形以交替的极性切换。
[0041]图3中示意性示出了泵用马达15的操控装置的接线图。电枢绕组8通过四个电的功率开关S1、S2、S3和S4联接地布置在H桥中。通过联接两个功率开关SI和S4，电枢绕组8能够以一极性地被通电。通过功率开关S3和S2，这能够以相反极性进行。与电枢绕组8并联地布置磁场绕组7，该磁场绕组可以通过开关Sf来联接，但是该开关也可以取消。
[0042]图4示意性示出了泵用马达15的替换的第二操控装置的接线图。电枢绕组8构造为双线绕组，该双线绕组包括两个彼此扭曲的金属丝。由此可行的是，只利用仅两个开关S5和S6将电枢绕组8以相反极性的电流进行联接。磁场绕组7在该替换实施方式中与电枢绕组8串联。
[0043]图5在侧视图中示出了依据本发明的地面输送机械26的实施例。所示的地面输送机械26例如构造为经由未示出的牵引电池(Traktionsbatterie)来电运行的平衡重式叉车27。
[0044]该平衡重式叉车27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引导的负载接收器件29的前升降装置28，例如包括两个叉臂16的起重叉17。支承在负载接收器件29上的负载重量通过尾部侧的后平衡重量18来平衡。在此，升降支架25的升降运动通过在图5中未示出的、作为升降驱动装置的液压缸来进行，该升降驱动装置是工作液压装置的部件并且通过液压泵以压力介质来供给。替换地也可行的是，所述升降运动通过多个液压缸或者伸缩缸来进行。所述工作液压装置的其它消耗装置可以由升降支架25的包括一个或多个倾斜缸的倾斜驱动装置和一个或多个必要时存在的附加驱动装置，例如负载接收器件29的侧向移动装置来形成。
[0045]在本示例中例如以电池电方式驱动的平衡重式叉车27具有带两个前轮19的前车桥，所述两个前轮优选构造为驱动车轮。为了驱动所述两个驱动车轮，可以设置有用于每个驱动车轮的带一电驱动马达的单个车轮驱动装置或一经由差速传动装置驱动两个车轮的、单个的电驱动马达。在示出的实施例中构造为三轮叉车的地面输送机械26通过在车辆尾部中的单个的转向车轮20来控制。在此，车轮偏转通过在图5中未示出的液压缸来引起，所述液压缸作为转向液压装置是工作液压装置的部件。在这里作为示例示出的替换方案中(其中前轮19构造为受驱动的车轮)，转向车轮20实施为不受驱动的车轮。平衡重式叉车27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，为了转向而设置有具有两个转向车轮的尾部侧转向车桥。
[0046]地面输送机械26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。
[0047]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27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。
[0048]图6示意性示出了图5的依据本发明的地面输送机械26的工作液压装置的泵单元，具有图la、lb的依据本发明的电的泵用马达32、15。
[0049]控制信号线路36传导用于液压泵33和液压阀系统37的、可以控制所述工作液压装置的消耗装置的控制命令给控制电子装置38，该控制电子装置操控所述液压阀系统37以及根据图3或图4的功率电子装置30，所述功率电子装置由供电装置31来供给电流。所述功率电子装置30操控具有转子I的电的泵用马达32的电枢绕组8并且产生一旋转场，在该旋转场中，转子I试图以其磁极5来取向并且因此被带动转动。液压泵33连接电的泵用马达32的转子1，该液压泵经由液压阀系统37输送压力介质到输送管路34中。
[0050]控制电子装置38、功率电子装置30、电的泵用马达32、液压泵33和液压阀系统37可以在以不同的组合方式的分开的安装组中布置。具有特别优点地，控制电子装置38、功率电子装置30、电的泵用马达32、液压泵33和液压阀系统37形成一紧凑机组35。
[0051]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的泵用马达。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的泵用马达，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(Schubstapler)、前移杆式叉车(Schubmaststapler)和台架叉车(Regalstapler)0
【权利要求】
1.具有工作液压装置的地面输送机械，所述工作液压装置通过液压泵(33)以压力介质来供给，其中，所述液压泵(33)由电的泵用马达(32)来驱动，其特征在于，所述电的泵用马达(32)具有带电枢绕组(8)和场磁体器件的定子(5)以及具有由高导磁性软磁材料制成的转子(1)，其中，所述电枢绕组与所述定子(5)的定子磁极(6)的对的数量成比例地具有分度，并且所述场磁体器件用于在一沿旋转方向分别以一角度相对于所述电枢绕组(8)的磁场而偏移的方向上、尤其在定子(5)具有四个定子磁极(6)的情况下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述转子具有转子磁极(4)，所述转子磁极具有在所述转子磁极(4)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，所述定子(5)具有四个在径向上向内指向的定子磁极(6 )并且所述转子(I)具有两个在径向上向外指向的转子磁极(4 )。
3.按照权利要求1所述的地面输送机械，其特征在于，所述定子具有八个在径向上向内指向的定子磁极并且所述转子具有四个在径向上向外指向的转子磁极。
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，所述场磁体器件包括具有与定子磁极对的数量成比例的分度的磁场绕组(7)，其中，所述磁场绕组(7)以两个定子磁极(6)之间的角度错位而相对于所述电枢绕组(8)错开地布置。
5.按照权利要求4所述的地面输送机械，其特征在于，所述电枢绕组(8)通过如下功率电子装置(30)操控，在所述功率电子装置的情况下，所述电枢绕组(8)联接在具有四个电子开关(31、52、53、54)的H桥中。
6.按照权利要求4所述的地面输送机械，其特征在于，所述电枢绕组(8)通过如下功率电子装置(30)来操控，在所述功率电子装置的情况下，所述电枢绕组(8)具有两个绕组或者一个双线绕组，所述两个绕组或者一个双线绕组的两个分支分别相反极性地通过各一个电子开关(S5、S6)联接。
7.按照权利要求5或6所述的地面输送机械，其特征在于，所述电枢绕组(8)和所述磁场绕组(7)并联。
8.按照权利要求5或6所述的地面输送机械，其特征在于，所述电枢绕组(8)和所述磁场绕组(7)串联。
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，所述转子磁极(4)中的至少一个、优选所有转子磁极(4)具有不对称性，尤其通过如下方式，S卩，对应的所述转子磁极(4)在横截面中观察不是轴对称的。
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，所述场磁体器件具有永磁体。
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，所述工作液压装置包括用于负载的升降装置(28)，尤其是具有以能在高度方向上运动的方式被引导的负载接收器件(29)的升降支架(25)，和/或包括液压转向装置。
【文档编号】H02K19/06GK103427577SQ201310187320
【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, W·马尔纳 申请人:林德材料处理有限责任公司