具有電的泵用馬達的地面輸送機械的製作方法

2023-06-14 13:42:56 3

具有電的泵用馬達的地面輸送機械的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有工作液壓裝置的地面輸送機械，其中，所述工作液壓裝置通過液壓泵（33）以壓力介質來供給，其中，所述液壓泵（33）由電的泵用馬達（32）來驅動，所述電的泵用馬達（32）具有帶電樞繞組（8）和場磁體器件的定子（5）以及具有由高導磁性軟磁材料製成的轉子（1），其中，所述電樞繞組與定子（5）的定子磁極（6）的對的數目成比例地具有分度，並且所述場磁體器件用於在一沿旋轉方向分別以一角度相對於所述電樞繞組（8）的磁場而偏移的方向上、尤其在定子（5）具有四個定子磁極（6）的情況下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述轉子具有轉子磁極（4），所述轉子磁極具有在該轉子磁極（4）的定向上小的磁性磁阻。
【專利說明】具有電的泵用馬達的地面輸送機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有工作液壓裝置的地面輸送機械，該工作液壓裝置通過液壓泵以壓力介質來供給，其中，所述液壓泵由電的泵用馬達來驅動。
【背景技術】
[0002]可行的是，實施具有所謂的磁通開關(flux switching)的磁阻電機，這些磁阻電機是兩相開關磁阻電機並且可以作為在一轉動方向上的馬達或發電機實現兩象限運行。
[0003]這樣的磁通開關式磁阻電機的定子繞組具有分度(Pitch)。該分度在其角度上是對應的定子磁極的分度的兩倍大小。在具有90°定子磁極分度(相應於在360°上分布的四個定子磁極)的磁通開關式磁阻電機的情況下，定子繞組相應於180°的定子繞組分度而相應地轉換(umspannt)各兩個定子磁極。在較大數量的定子磁極情況下,所述分度相應於與定子磁極對數量(Statorpolpaarzahl)成比例的多倍,例如在具有八個定子磁極的磁通開關式磁阻電機的情況下，相應於45°的定子磁極分度的雙倍，定子繞組分度為90°。在此，兩相磁通開關式磁阻電機的兩個定子繞組彼此以對稱的角度均勻地錯開，也就是說，在具有四個定子磁極的磁通開關式磁阻電機的情況下以90°錯開，從而使得分別一個定子繞組充滿定子的在定子磁極之間的相對置開口。在具有八個定子磁極的磁通開關式磁阻電機的情況下，兩個定子繞組的錯開角度為45°。
[0004]在此，兩個定子繞組中的一個構造為磁場繞組，其特徵在於，恆定的電流流過該磁場繞組並且該磁場繞組產生永磁場。第二定子繞組構造為電樞繞組，其相對於磁場繞組錯開一個定子磁極。電樞繞組這樣接通電流:使得該電樞繞組產生交變磁場。在具有四個定子磁極的分度的情況下，所述電樞繞組的磁場由此橫向於磁場繞組的磁場布置。一般地，電樞繞組的朝向轉子產生的磁場相對於磁場繞組的相應磁場在如下的角度情況下布置，該角度相應於定子的兩個磁極之間的角度，由此在八個定子磁極的情況下相應於45°角度。電樞繞組可以以交替的極性通電，並且形成磁場。
[0005]在異步電機或者通過永磁體來勵磁的同步電機中，轉矩通過以穿過一導體流動的電流的磁場交變作用或以永磁體的交變作用來產生，與此不同，在磁阻電機中的轉矩產生基於在磁場中作用到轉子的軟磁物質上的麥克斯韋力(Maxwellschen Kraft)來進行,通過所述麥克斯韋力，磁性系統追求最小磁電阻或磁阻的狀態。通過轉動體或轉子的具有顯著轉子磁極的特殊成形來給所述轉動體或轉子施加相對磁場的強的優選取向，並且所述轉子試圖跟隨該磁場。在此，在磁通開關式磁阻電機中的轉子通常具有相對於定子磁極數量的一半數量的轉子磁極並且伴隨電樞繞組的切換過程而取向到定子磁極的以定子磁極的分度角度錯開的組上。通過轉子的顯著轉子磁極的特殊成形來實現由靜止狀態的起動並且施加轉動方向。在此，在一般情況下，轉子磁極通過如下方式而具有不對稱性，即，轉子磁極在橫截面中觀察不是軸對稱地構建的。
[0006]此外公知了同步磁阻電機和開關磁阻電機，在這些磁阻電機中要麼通過至少三個定子線圈來產生旋轉場(如在三相交流電同步電機中那樣)，要麼通過多個定子繞組來產生旋轉場，這些定子繞組彼此跟隨地單獨接通。在同步磁阻電機以及開關磁阻電機方面不利的是相對耗費的電子操控，該電子操控需要具有相應調節電子裝置的多個電子功率開關。
[0007]在以電池電方式運行的地面輸送機械中，當特別追求低成本時，使用簡單構建的直流電機作為工作液壓裝置的電的泵用馬達。
[0008]但是在該現有技術方面不利的是，直流電機具有比可比較的交流電電機更小的效率。此外,這些直流電機基於高數量的單獨部件,在結構上明顯比例如異步電機更複雜。此夕卜，電流必須經由轉換器上的滑動觸點來輸送給電樞。這些滑動觸點實施為銅刷(BUrsten)或碳刷並且是有磨損的，由此產生維護耗費。
[0009]替代直流電機使用三相異步電機作為工作液壓裝置的電的泵用馬達，或者在還要更高的功率要求的情況下也使用三相永磁體同步電動機，如果存在比對直流電機的要求更高的要求的話。相對於直流電機，三相同步電動機或者三相異步電動機在結構上更簡單並且免維護，因為取消了轉換器，並且他們的特色在於較高的效率。尤其在工作液壓裝置以三相同步電動機或三相異步電動機作為電的泵用馬達的情況下，至少將一轉向液壓裝置集成到所述工作液壓裝置中。
[0010]但是不利的是，相對於直流電機，因為所需的、受控制的三相旋轉場，操控裝置明顯更複雜，因為需要用於以總共六個電子功率開關聯接所有三個相的大量功率電子裝置以及一般需要位態和轉動速度的檢測裝置。在大多使用的脈衝寬度調製的情況下，由其地，正極側的開關的操控裝置基於交變的參考電勢是耗費的。

【發明內容】

[0011]本發明的任務在於，提供一種具有工作液壓裝置的地面輸送機械，所述工作液壓裝置通過藉助於電的泵用馬達來驅動的液壓泵以壓力介質來供給，該地面輸送機械能夠成本低廉地製造並且工作得可靠並且耐用，以便勝任惡劣的運行條件。
[0012]該任務通過具有權利要求1的特徵的地面輸送機械來解決。本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中記載。
[0013]該任務通過具有工作液壓裝置的地面輸送機械來解決，所述工作液壓裝置通過液壓泵以壓力介質來供給，其中，所述液壓泵由電的泵用馬達來驅動，並且所述電的泵用馬達具有帶電樞繞組和場磁體器件(Feldmagnetmittel)的定子以及具有由高導磁性軟磁材料製成的轉子，其中，所述電樞繞組與定子的定子磁極對的數量成比例地具有分度，並且所述場磁體器件用於在一沿旋轉方向分別以一角度相對於電樞繞組的磁場而偏移的方向上、尤其在定子具有四個定子磁極的情況下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述轉子具有轉子磁極，所述轉子磁極具有在該轉子磁極的定向上小的磁性磁阻。
[0014]通過適當的功率電子裝置來將定子的電樞繞組通電。在此，有利地僅需要非常簡單的功率電子裝置，因為不需要例如在三相交流電電機中那樣的正弦電流，並且僅必須聯接一個相。有利地，通過配備有這樣的作為磁通開關式磁阻電機起作用的、作為電的泵用馬達的電動馬達的地面輸送機械來獲得成本低廉的並且非常耐用的、用於所述工作液壓裝置的壓力介質供給裝置，該壓力介質供給裝置以高的可靠性和小的故障可能性進行工作。獲得了少的材料使用，因為不需要在轉子上的磁體或者銅導體或鋁導體(如果這些較貴的材料不需要的話，那麼結合了相應的成本節省)。在定子的作為片材組的實施方案中和/或轉子的作為片材組的實施方案中也可以將功率能力通過改變片材組的長度而良好地適配需求。因為在過載區域中的磁飽和的很小的影響，泵用馬達也可以過載。簡單的冷卻也是可行的，因為損失功率大多在定子上在該定子的繞組中產生。同樣地，轉子的支承裝置的冷卻可以較簡單地完成，並且從一開始由轉子本身僅進行了所述支承裝置的較少的加熱。雖然有利地原理上可以通過發電機運行進行能量回饋(Ruckspei sung ),但是這樣的回饋不會在故障情況下進行。最後，有利地不出現泵用馬達在短路情況下的運動並且由此不出現工作液壓裝置的不期望的反應，由此來獲得地面輸送機械的高運行安全性並且在緊急關閉功能上存在很少的要求。所述泵用馬達也有利地具有由於去掉轉子中的歐姆損失的良好效率，並且是免維護的，因為沒有銅刷。通過所述簡單的結構也獲得了大的安裝友好性或加工的良好自動化。
[0015]定子可以具有四個在徑向上向內指向的定子磁極並且轉子可以具有兩個在徑向上向外指向的轉子磁極。
[0016]定子可以具有八個在徑向上向內指向的定子磁極並且轉子可以具有四個在徑向上向外指向的轉子磁極。
[0017]在依據本發明的地面輸送機械的一實施方式中，所述場磁體器件包括具有與定子磁極對的數量成比例的分度的磁場繞組，其中，所述磁場繞組以兩個定子磁極之間的角度錯位而相對於電樞繞組錯開地布置。
[0018]由此不需要永磁體，這些永磁體的價格可以基於使用的稀有材料而差別很大並且非常的高。也證實為有利的是，所述泵用馬達相對於熱負載由此不變現出極限，因為永磁體材料基於太強加熱而會喪失其磁化。
[0019]在本發明的一有利實施方式中，所述電樞繞組通過如下功率電子裝置來操控，在該功率電子裝置的情況下，所述電樞繞組聯接在具有四個電子開關的H橋中。
[0020]簡單的、塊換向的(blockkommutierte)電流調節以及無傳感器調節也是可行的。
[0021]在本發明的一有利改進方案中，所述電樞繞組通過如下功率電子裝置來操控，在該功率電子裝置的情況下，所述電樞繞組具有兩個繞組或者一個雙線繞組，所述兩個繞組或者一個雙線繞組的兩個分支分別相反極性地通過各一個電子開關聯接。
[0022]由此，所述功率電子裝置的成本低廉的並且簡單的結構可以具有兩個開關，例如具有兩個負極側開關。具有兩條扭曲的金屬絲的雙線繞組在製造時僅要求很少的額外耗費。
[0023]電樞繞組和磁場繞組可以並聯。
[0024]電樞繞組和磁場繞組可以串聯。
[0025]轉子磁極中的至少一個、優選所有轉子磁極可以具有不對稱性，尤其通過如下方式，即，對應轉子磁極在橫截面中觀察不是軸對稱的。
[0026]場磁體器件可以具有永磁體。
[0027]為了最小化所述磁場繞組中的損失，可以使用永磁體或者由磁場繞組和永磁體的組合。
[0028]工作液壓裝置可以包括用於負載的升降裝置，尤其是具有以能在高度方向上被運動的方式引導的負載接收器件的升降支架，和/或包括液壓轉向裝置。
[0029]液壓泵和電的泵用馬達可以集成到一緊湊機組中，該緊湊機組擔當用於工作液壓裝置，尤其是用於升降裝置和/或液壓轉向裝置的壓力供給裝置。電控制單元和/或功率電子裝置同樣可以集成到所述緊湊機組中。此外，可以替換地，但也可以附加地將液壓閥集成到所述緊湊機組中。在依據本發明的地面輸送機械中，可以設置有電子液壓的轉向裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]本發明的其它優點和細節藉助於在示意圖中展示的實施例更加詳細地闡釋。在此情況下:
[0031]圖1a以橫截面示意性示出了泵用馬達的實施例，所述泵用馬達在依據本發明的地面輸送機械中使用；
[0032]圖1b示意性示出了在第二轉動角度位態中的圖1a的泵用馬達；
[0033]圖2示意性示出了泵用馬達的電樞繞組和磁場繞組的電流變化曲線；
[0034]圖3示意性示出了泵用馬達的操控裝置的接線圖；
[0035]圖4示意性示出了泵用馬達的替換的第二操控裝置的接線圖；
[0036]圖5示出了依據本發明的地面輸送機械的實施例；以及
[0037]圖6示意性示出了圖5的依據本發明的地面輸送機械的電的泵單元。
【具體實施方式】
[0038]圖1a示意性示出了工作液壓裝置的泵用馬達15的實施例，所述泵用馬達在依據本發明的地面輸送機械中使用。轉子I包括轉子軸2以及由軟磁的或適當的高導磁性的材料製成的兩個扇段3,這些扇段在周向上形成轉子磁極4,這些轉子磁極在施加外磁場的情況下嘗試利用所述磁場取向，因為在這些轉子磁極4的定向上存在最小的磁性磁阻。定子5具有總共四個均勻分布的定子磁極6，這些定子磁極由此具有90°的分度。磁場繞組7以180°的分度分別包括一對定子磁極6。與此90°錯開地，同樣以180°的分度布置電樞繞組8，從而使得該電樞繞組同樣分別包括一對定子磁極6。在圖1a的視圖中示出了磁場繞組7的負極側聯接側9和正極側聯接側10。同樣示出了電樞繞組8的負極側聯接側11和正極側聯接側12。在該聯接狀態下，由電樞繞組8和磁場繞組7的相反極性聯接的部分圍住的定子磁極6形成磁極13，轉子I按照這些磁極來取向。
[0039]圖1b示意性示出了在第二轉動角度位態中的圖1a的泵用馬達15。具有轉子軸2以及扇段3或者說轉子磁極4的轉子I在具有定子磁極6的定子5內部以90°扭轉地取向，因為所述電樞繞組8現在反向地通電。磁場繞組7的負極側聯接側9和正極側聯接側10相對於圖1a是相同的，但是電樞繞組8的負極側聯接側11和正極側聯接側12互換。在該聯接狀態下，相對於圖1a的視圖，另外的兩個定子磁極6形成磁性磁極13，轉子I按照這些磁極來取向。
[0040]圖2示意性關於轉子位置示出了磁場繞組7的電流變化曲線13，該電流變化曲線關於轉子I的轉動角度是恆定的，並且示出了電樞繞組8的電流變化曲線14，該電流變化曲線作為矩形以交替的極性切換。
[0041]圖3中示意性示出了泵用馬達15的操控裝置的接線圖。電樞繞組8通過四個電的功率開關S1、S2、S3和S4聯接地布置在H橋中。通過聯接兩個功率開關SI和S4，電樞繞組8能夠以一極性地被通電。通過功率開關S3和S2，這能夠以相反極性進行。與電樞繞組8並聯地布置磁場繞組7，該磁場繞組可以通過開關Sf來聯接，但是該開關也可以取消。
[0042]圖4示意性示出了泵用馬達15的替換的第二操控裝置的接線圖。電樞繞組8構造為雙線繞組，該雙線繞組包括兩個彼此扭曲的金屬絲。由此可行的是，只利用僅兩個開關S5和S6將電樞繞組8以相反極性的電流進行聯接。磁場繞組7在該替換實施方式中與電樞繞組8串聯。
[0043]圖5在側視圖中示出了依據本發明的地面輸送機械26的實施例。所示的地面輸送機械26例如構造為經由未示出的牽引電池(Traktionsbatterie)來電運行的平衡重式叉車27。
[0044]該平衡重式叉車27前側具有構造為升降支架25的、具有在其上以能沿高度方向運動的方式引導的負載接收器件29的前升降裝置28，例如包括兩個叉臂16的起重叉17。支承在負載接收器件29上的負載重量通過尾部側的後平衡重量18來平衡。在此，升降支架25的升降運動通過在圖5中未示出的、作為升降驅動裝置的液壓缸來進行，該升降驅動裝置是工作液壓裝置的部件並且通過液壓泵以壓力介質來供給。替換地也可行的是，所述升降運動通過多個液壓缸或者伸縮缸來進行。所述工作液壓裝置的其它消耗裝置可以由升降支架25的包括一個或多個傾斜缸的傾斜驅動裝置和一個或多個必要時存在的附加驅動裝置，例如負載接收器件29的側向移動裝置來形成。
[0045]在本示例中例如以電池電方式驅動的平衡重式叉車27具有帶兩個前輪19的前車橋，所述兩個前輪優選構造為驅動車輪。為了驅動所述兩個驅動車輪，可以設置有用於每個驅動車輪的帶一電驅動馬達的單個車輪驅動裝置或一經由差速傳動裝置驅動兩個車輪的、單個的電驅動馬達。在示出的實施例中構造為三輪叉車的地面輸送機械26通過在車輛尾部中的單個的轉向車輪20來控制。在此，車輪偏轉通過在圖5中未示出的液壓缸來引起，所述液壓缸作為轉向液壓裝置是工作液壓裝置的部件。在這裡作為示例示出的替換方案中(其中前輪19構造為受驅動的車輪)，轉向車輪20實施為不受驅動的車輪。平衡重式叉車27替換地可以設有內燃機式驅動系統和/或作為四輪叉車，在該四輪叉車的情況下，為了轉向而設置有具有兩個轉向車輪的尾部側轉向車橋。
[0046]地面輸送機械26的駕駛員位置21設有駕駛員座椅22。該駕駛員座椅22和其它的操作元件，例如方向盤23處在一駕駛員保護頂蓋24之下。
[0047]在駕駛員座椅22之下，在以電池電方式驅動的平衡重式叉車27的情況下有一牽引電池並且會在內燃機式驅動的平衡重式叉車的情況下布置有內燃機。
[0048]圖6示意性示出了圖5的依據本發明的地面輸送機械26的工作液壓裝置的泵單元，具有圖la、lb的依據本發明的電的泵用馬達32、15。
[0049]控制信號線路36傳導用於液壓泵33和液壓閥系統37的、可以控制所述工作液壓裝置的消耗裝置的控制命令給控制電子裝置38，該控制電子裝置操控所述液壓閥系統37以及根據圖3或圖4的功率電子裝置30，所述功率電子裝置由供電裝置31來供給電流。所述功率電子裝置30操控具有轉子I的電的泵用馬達32的電樞繞組8並且產生一旋轉場，在該旋轉場中，轉子I試圖以其磁極5來取向並且因此被帶動轉動。液壓泵33連接電的泵用馬達32的轉子1，該液壓泵經由液壓閥系統37輸送壓力介質到輸送管路34中。
[0050]控制電子裝置38、功率電子裝置30、電的泵用馬達32、液壓泵33和液壓閥系統37可以在以不同的組合方式的分開的安裝組中布置。具有特別優點地，控制電子裝置38、功率電子裝置30、電的泵用馬達32、液壓泵33和液壓閥系統37形成一緊湊機組35。
[0051]本發明不限於平衡重式叉車。確切地說，各種類型的地面輸送機械都可以配備有根據本發明的電的泵用馬達。例如也可以將帶有電驅動裝置的倉庫技術設備設有這樣的電的泵用馬達，例如起重機小車、存貨提取設備(Kommissionierer)、拖曳設備、平臺小車、前移式叉車(Schubstapler)、前移杆式叉車(Schubmaststapler)和臺架叉車(Regalstapler)0
【權利要求】
1.具有工作液壓裝置的地面輸送機械，所述工作液壓裝置通過液壓泵(33)以壓力介質來供給，其中，所述液壓泵(33)由電的泵用馬達(32)來驅動，其特徵在於，所述電的泵用馬達(32)具有帶電樞繞組(8)和場磁體器件的定子(5)以及具有由高導磁性軟磁材料製成的轉子(1)，其中，所述電樞繞組與所述定子(5)的定子磁極(6)的對的數量成比例地具有分度，並且所述場磁體器件用於在一沿旋轉方向分別以一角度相對於所述電樞繞組(8)的磁場而偏移的方向上、尤其在定子(5)具有四個定子磁極(6)的情況下偏移90°地形成磁性磁通，其中，所述轉子具有轉子磁極(4)，所述轉子磁極具有在所述轉子磁極(4)的定向上小的磁性磁阻。
2.按照權利要求1所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述定子(5)具有四個在徑向上向內指向的定子磁極(6 )並且所述轉子(I)具有兩個在徑向上向外指向的轉子磁極(4 )。
3.按照權利要求1所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述定子具有八個在徑向上向內指向的定子磁極並且所述轉子具有四個在徑向上向外指向的轉子磁極。
4.按照權利要求1至3中任一項所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述場磁體器件包括具有與定子磁極對的數量成比例的分度的磁場繞組(7)，其中，所述磁場繞組(7)以兩個定子磁極(6)之間的角度錯位而相對於所述電樞繞組(8)錯開地布置。
5.按照權利要求4所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述電樞繞組(8)通過如下功率電子裝置(30)操控，在所述功率電子裝置的情況下，所述電樞繞組(8)聯接在具有四個電子開關(31、52、53、54)的H橋中。
6.按照權利要求4所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述電樞繞組(8)通過如下功率電子裝置(30)來操控，在所述功率電子裝置的情況下，所述電樞繞組(8)具有兩個繞組或者一個雙線繞組，所述兩個繞組或者一個雙線繞組的兩個分支分別相反極性地通過各一個電子開關(S5、S6)聯接。
7.按照權利要求5或6所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述電樞繞組(8)和所述磁場繞組(7)並聯。
8.按照權利要求5或6所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述電樞繞組(8)和所述磁場繞組(7)串聯。
9.按照權利要求1至8中任一項所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述轉子磁極(4)中的至少一個、優選所有轉子磁極(4)具有不對稱性，尤其通過如下方式，S卩，對應的所述轉子磁極(4)在橫截面中觀察不是軸對稱的。
10.按照權利要求1至9中任一項所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述場磁體器件具有永磁體。
11.按照權利要求1至10中任一項所述的地面輸送機械，其特徵在於，所述工作液壓裝置包括用於負載的升降裝置(28)，尤其是具有以能在高度方向上運動的方式被引導的負載接收器件(29)的升降支架(25)，和/或包括液壓轉向裝置。
【文檔編號】H02K19/06GK103427577SQ201310187320
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月20日 優先權日:2012年5月21日
【發明者】C·魏納, W·馬爾納 申請人:林德材料處理有限責任公司