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CN103944293A - 具有同步磁阻电机的地面输送机械 - Google Patents

具有同步磁阻电机的地面输送机械 Download PDF

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CN103944293A CN201410006997.1A CN201410006997A CN103944293A CN 103944293 A CN103944293 A CN 103944293A CN 201410006997 A CN201410006997 A CN 201410006997A CN 103944293 A CN103944293 A CN 103944293A
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Abstract

地面输送机械，其具有作为行驶驱动装置和/或工作装置的、尤其是工作液压装置的驱动装置的同步磁阻电机，其中，所述同步磁阻电机具有定子（8）和转子（7），所述定子设有至少三个相绕组（11）用于产生旋转场以及设有由高导磁性的软磁材料作为定子材料制成的定子体，所述转子具有由高导磁性的软磁材料作为转子材料制成的转子体，在该地面输送机械的情况下，所述定子材料由于材料特性和/或覆层而具有比所述转子材料基于所述转子材料的材料特性和/或覆层更小的导电能力。

Description

具有同步磁阻电机的地面输送机械
技术领域
本发明涉及具有同步磁阻电机的移动工作机。本发明尤其涉及一种地面输送机械，其具有作为行驶驱动装置和/或工作装置的、尤其是工作液压装置的驱动装置的同步磁阻电机，其中，所述同步磁阻电机具有定子和转子，所述定子设有至少三个相绕组用于产生旋转场以及设有由高导磁性的软磁材料作为定子材料制成的定子体，所述转子具有由高导磁性的软磁材料作为转子材料制成的转子体。
背景技术
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象限运行的三相电机（Drehfeldmaschine），其中，所述三相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。
在作为例子观察的三相马达中，与异步电机相比，在同步磁阻电机中，定子绕组分别以120°电错开地布置，其中，对于每个相设置有一定子绕组。
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。在稳定的运行点中，定子相应地同步跟随定子旋转场（Stadttordrehfeld）并且定子旋转场关于转子静止。转子由此由恒场通流，而定子经历周期的交变场磁化。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通过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。该运动通过转子在通过定子线圈或者说定子绕组所产生的磁场上的取向来实现，其中，通过适当的三相变流器和所述定子线圈的感应耦接来产生转动的磁场。
与在恒定的转速和恒定的转矩情况下的稳定运行中由一恒场通流的转子相反，定子经历周期的交变场磁化，所述交变场磁化可以产生所谓的铁损，所述铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成。所述磁滞损耗通过在定子材料的分子磁体（Elementarmagnete）的反复磁化（Ummagnetisierung）情况下的做功来产生。如果定子材料的磁化通过磁性场强来施加，那么产生一典型的曲线图，也称作磁滞回线，其关于围住的面积的积分表示对于所述做功的量度，需要所述做功用于所述分子磁体在一反复磁化周期中的反复磁化。在此，磁滞损耗成比例于所述反复磁化的频率，因此在定子的情况下成比例于定子绕组中的电流的频率。
铁损的第二分量是涡流损耗，所述涡流损耗作为由于磁感应在定子材料中引起的涡流的通过欧姆电阻的发热。所述涡流损耗在此二次方地与频率相关，由此同样与在观察定子情况下的操控定子绕组的频率相关。因此，定子绕组的形成所述定子的金属芯经常地由多个表示为电工钢片的片材的堆积来实施。通过所述定子材料的该分层来尝试结构上地减少涡流损耗。在此，相对彼此例如通过涂层被隔离的电工钢片在磁通方向上进而垂直于涡流方向被层叠。
在此，在制造过程中，定子的以及转子的电工钢片被一起冲压或例如通过激光切割方法来制造。例如通过浸漆被隔离的电工钢片接下来被堆叠成定子磁芯和转子磁芯并且机械上地彼此连接。用于转子以及定子的电工钢片因此是相同品质和厚度的。
在该现有技术上不利的是，由此，定子材料中的铁损的减少和同时转子材料中的磁阻的优化仅困难地能实现。
此外公知的是，为了减少导电能力和由此涡流损耗而将铁磁材料设有硅的合金份额。
但是在该现有技术上不利的是，该硅含量负面地影响铁的磁化，其方式是，磁性极化J随着增加的硅含量下降，也就是回到磁阻。随着涡流损耗的减少由此相反地引起磁性传导性的恶化。
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，三相同步电机或者三相异步电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机或三相异步电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。
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。
作为地面输送机械的行驶驱动装置以及为了工作装置的、尤其是工作液压装置的驱动装置大多使用直流马达或三相异步电机，在功率要求较大的情况下也使用三相永磁体同步电机。同步磁阻电机与之相对地具有高的功率密度和紧凑的大小，但是具有较高的损耗功率。
发明内容
本发明的任务在于：提供一种地面输送机械，其具有作为行驶驱动装置和/或工作装置的驱动装置的同步磁阻电机，该地面输送机械避免了上面提到的缺点和尤其是具有低的损耗功率。
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。
该任务根据本发明通过如下方式来解决，即，一种地面输送机械，其具有作为行驶驱动装置和/或工作装置的、尤其是工作液压装置的驱动装置的同步磁阻电机，其中，所述同步磁阻电机具有定子和转子，所述定子设有至少三个相绕组用于产生旋转场以及设有由高导磁性的软磁材料作为定子材料制成的定子体，所述转子具有由高导磁性的软磁材料作为转子材料制成的转子体，在该地面输送机械的情况下，所述定子材料由于材料特性和/或覆层而具有比所述转子材料基于所述转子材料的材料特性和/或覆层更小的导电能力。
由此能够相比于定子显著提高转子的磁性的传导性或磁阻并且将所述同步磁阻电机整体上较紧凑地并且具有较大功率密度地实施。尤其地也提高了效率并且与异步三相电机相比减少了同步磁阻电机的损耗功率。
有利地，所述转子材料可以包括作为转子片材的片材的多个层。
在所述地面输送机械的有利的实施方式中，所述定子材料可以包括作为定子片材的片材的多个层。
由此，对于转子材料以及定子材料获得具有中间布置的进行隔离的层的覆层。该效应还能够被增强，如果所述转子片材以及定子片材在它们被堆叠之前设有一隔离层，例如一涂层的话。
所述转子片材可以具有比定子片材更小的厚度。
由此，通过使用比转子中的转子片材更低品质或更大厚度的电工钢片获得成本优点。
在所述地面输送机械的改进方案中，所述转子材料由烧结材料制成。
所述定子材料可以由烧结材料制成。
有利地，所述转子材料可以包括作为转子片材的片材的多个层并且所述定子材料由烧结材料制成。
在一种烧结材料（Intermaterial）的情况下，特性可以特别良好地对定子材料情况下的小的铁损和高的磁性磁阻之间的折中方案进行优化。
所述定子材料可以由于硅的合金份额而具有比转子材料更低的导电能力。
在一有利的实施方式中，所述转子材料具有硅的合金份额并且所述定子材料具有硅的更大的合金份额。
附图说明
本发明的其它优点和细节借助于在示意图中示出的实施例详细地阐释。在此情况下：
图1a示出了根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子的一实施例；
图1b示出了根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子的另一实施例；
图1c示出了根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子的第三实施例；
图2示意性示出了以现有技术公知的开关磁阻电机的定子绕组的布置。
具体实施方式
图1a示意性示出了在横截面中的根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子1的一实施例。转子1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空气间隙的情况下彼此间隔开。这些扇段3在周向上观察在它们的各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1由所述磁场带动。四个磁极5布置在呈直角切割的两条轴线上。扇段3的材料在当前的例子中仅具有硅的非常低的合金份额。
图1b示意性示出了在横截面中的根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子1的另一实施例。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1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作为转子片材20。通过转子片材20的该“层压”来实现产生的片材组利用这些片材20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，层压的转子片材20切割转子1的外半径。涡流会垂直于所述转子片材20定向并且通过转子片材20的各个层之间的隔离最大程度上地阻止。
图1c示意性示出了在横截面中的根据本发明的地面输送机械的同步磁阻电机的转子1的第三实施例。在该实施例中，转子1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1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。在这里，所述转子材料也例如可以通过适当选择烧结材料或硅的合金份额而配备有比定子材料更高的磁阻。
图2示意性示出了转子在定子之内的布置。样式化地示出的转子7能够以图1a、图1b和图1c的结构形式中的每种来设计，所述转子在定子8之内运转，其中，转子7具有极靴9并且定子8具有极靴10，它们由定子绕组11围住。所述定子8的定子材料可以由比转子片材更小厚度的片材来制造并且可以具有硅的较高的合金份额，以便减少定子8中的铁损。

Claims (9)

1.地面输送机械，其具有作为行驶驱动装置和/或工作装置的、尤其是工作液压装置的驱动装置的同步磁阻电机，其中，所述同步磁阻电机具有定子（8）和转子（7），所述定子设有至少三个相绕组（11）用于产生旋转场以及设有由高导磁性的软磁材料作为定子材料制成的定子体，所述转子具有由高导磁性的软磁材料作为转子材料制成的转子体，其特征在于，所述定子材料由于材料特性和/或覆层而具有比所述转子材料基于所述转子材料的材料特性和/或覆层更小的导电能力。
2.根据权利要求1所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子材料包括作为转子片材（20）的片材（4）的多个层。
3.根据权利要求1或2所述的地面输送机械，其特征在于，所述定子材料包括作为定子片材的片材的多个层。
4.根据权利要求2和3所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子片材（20）具有比所述定子片材更小的厚度。
5.根据权利要求1至4之一所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子材料由烧结材料制成。
6.根据权利要求1至5之一所述的地面输送机械，其特征在于，所述定子材料由烧结材料制成。
7.根据权利要求1至6之一所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子材料由作为转子片材（20）的片材（4）的多个层制成并且所述定子材料由烧结材料制成。
8.根据权利要求1至7之一所述的地面输送机械，其特征在于，所述定子材料由于硅的合金份额而具有比转子材料更低的导电能力。
9.根据权利要求8所述的地面输送机械，其特征在于，所述转子材料具有硅的合金份额并且所述定子材料具有硅的更大的合金份额。
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