CN102916547A

CN102916547A - 电动叉车用永磁同步电动机

Info

Publication number: CN102916547A
Application number: CN2012104079189A
Authority: CN
Inventors: 赵大伟
Original assignee: Zhejiang Xizi Forward Electrical Machinery Co Ltd
Current assignee: Chengdu Xizi Trust Technology Co ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: CN102916547B

Abstract

本发明涉及驱动平衡重式电动叉车的高效节能永磁同步电动机：包括前端盖、花键轴、平键、磁钢、转子铁芯、定子铁芯、U、V、W三相电源接线柱、速度传感器连接器、后端盖、速度传感器、绕组，转子铁芯嵌入数块磁钢，转子铁芯外套并压入花键轴，转子铁芯与花键轴间通过平键传递力矩；花键轴的前后端分别与前端盖、后端盖转动配合；定子铁芯外套于转子铁芯之外，两者间留有间隙；绕组嵌入定子铁芯的定子槽内，绕组的U、V、W三相引出线连接到U、V、W三相电源接线柱上；定子铁芯的前后端分别由前端盖、后端盖抵触；速度传感器固定在花键轴的端部并随之转动，速度传感器产生的信号通过速度传感器连接器传递到外控制器。

Description

电动叉车用永磁同步电动机

技术领域

本发明属于电动叉车用驱动电动机制造技术领域，尤其涉及一种驱动平衡重式电动叉车的高效节能永磁同步电动机。

背景技术

目前电动叉车主驱动装置为直流电动机，但直流电动机比功率较小、结构复杂，本身存在的机械换向装置导致其故障率高、维护困难，并且大大增加了售后成本。随着电力电子技术的发展，交流电机的调速性能逐渐得到完善，可以与直流电动机调速性能相媲美。近些年来，电动叉车的驱动装置正由直流电动机过渡到交流电动机，国内各叉车厂家均已使用交流异步电动机作为新的驱动装置，并且占有量在逐年上升。虽然，交流异步电动机不需要机械换向器，坚固耐用，但异步电动机的效率和功率因数不高，电源电能利用率也不高，特别是轻负载的工况，异步电动机的效率和功率因数更低，导致电动叉车电源利用率低，叉车需频繁充电、影响工作效率。

发明内容

本发明提供了一种电动叉车用永磁同步电动机，与异步电动机相比，其不需要无功励磁电流，可显著提高功率因数，可以达到1，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，降低了电动机的总损耗，从而使其效率比同规格异步电动机高2～8个百分点。此外，永磁同步电动机在25%-120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更显著。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电动叉车用永磁同步电动机，包括前端盖、花键轴、平键、磁钢、转子铁芯、定子铁芯、U、V、W三相电源接线柱、速度传感器连接器、后端盖、速度传感器、绕组，转子铁芯嵌入数块磁钢，转子铁芯外套并压入花键轴，转子铁芯与花键轴间通过平键传递力矩；花键轴的前后端分别与前端盖、后端盖转动配合；定子铁芯外套于转子铁芯之外，两者间留有间隙；绕组嵌入定子铁芯的定子槽内，绕组的U、V、W三相引出线连接到U、V、W三相电源接线柱上；定子铁芯的前后端分别由前端盖、后端盖抵触；速度传感器固定在花键轴的端部并随之转动，速度传感器产生的信号通过速度传感器连接器传递到外控制器。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，速度传感器的外部罩盖托架，托架固定在后端盖上。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，速度传感器连接器固定于后端盖之上。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，花键轴的前后端分别通过轴承与前端盖、后端盖转动配合。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，前端盖与花键轴之间装入油封。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，后端盖的上部固定连接吊环螺钉。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，转子铁芯由多片转子冲片叠压而形成，转子铁芯形成八个插槽，八个插槽分成四组，四组插槽沿圆周方向均布，同组插槽呈凸部朝向圆心的∧形；以转子铁芯的轴心为基准，同组两磁钢的N极、S极分别同向，相邻组磁钢的N极、S极分别反向。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，定子铁芯由多片定子冲片叠压形成。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，定子铁芯共有48个定子槽，按顺序分别标记为1-48，U相绕组按以下结构绕制：共有八个绕组线圈，分别嵌入3和13、4和14、15和25、16和26、27和37、28和38、39和1、40和2的定子槽，绕组线圈间由连接线（L）联接；V、W相的组成、连接和排布形式与U相相同，V相的八个绕组线圈分别嵌入11和21、12和22，23和33、24和34，35和45、36和46、47和9、48和10的定子槽内；W相的八个绕组线圈分别嵌入7和17、8和18、19和29、20和30、31和41、32和42、43和5、44和6的定子槽中。

所述的电动叉车用永磁同步电动机，绕组中埋入热敏电阻，信号通过热敏开关连接器传递到外控制器，热敏开关连接器固定于后端盖之上。

本发明结构中，转子冲片叠压形成转子铁芯，在转子铁芯的磁钢槽内交替放置N极磁钢和S极磁钢，并将转轴穿入转子铁芯通过平键连接组成永磁同步电动机的转子组件；由绕组、定子铁芯构成电动机的定子组件；由速度传感器连接器、托架和速度传感器组成了电动机的传感器组件。转子组件、定子组件及传感器组件通过与轴承、前端盖、后端盖、轴承盖组合构成了永磁同步电动机。其中，采用本发明的绕组组合与排布方式，使电动机工作运行时保持输出相同功率的条件下，电动机在安全电压36V以下工作，具有容纳较大的电流的能力。再则，本发明电动机没有机壳，缩小了体积、降低了成本，更有效地解决了电动机散热的问题。

本发明使电动叉车驱动装置体积小更小、过载能力强，增强了车辆的爬坡能力，其效率和功率因数高，充分利用了蓄电池电源的电能，提高了电动叉车的续航能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图1中：1.前端盖，2.轴承，3.花键轴，4.油封，5.平键，6.磁钢，7.转子铁芯，8.定子铁芯，9.热敏开关连接器，10.U、V、W三相电源接线柱，11.速度传感器连接器，12.吊环螺钉，13.后端盖，14.托架，15.速度传感器，16. 螺钉，17.绕组，18. 螺栓，19.螺母。

图2是转子铁芯的截面示意图。

图2中：7、转子铁芯，6、磁钢

图3是定子铁芯的冲片图。

图3中：8-1、定子槽，8-2、扣片槽

图4是U相绕组的展开示意图。

图4中：1-48数字表示定子冲片的48个定子槽；a-b-c-d-e-f所示六边形代表一个绕组线圈；L为线圈间连接线，U为电流流入端，X为电流流出端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，本实施例电动叉车用永磁同步电动机包括前端盖1、轴承2、花键轴3、油封4、平键5、磁钢6、转子铁芯7、定子铁芯8、热敏开关连接器9、U、V、W三相电源接线柱10、速度传感器连接器11、吊环螺钉12、后端盖13、托架14、速度传感器15、螺钉16、绕组17、螺栓18、螺母19，转子铁芯7由多片转子冲片叠压而形成，转子铁芯7形成内孔及八个插槽，内孔壁上形成平键槽，八个插槽分成四组，四组插槽沿圆周方向均布，同组插槽呈凸部朝向圆心的∧形。将磁钢6按照图2所示的N极磁钢和S极磁钢交错排布插入转子铁芯7的八个插槽内，而后将转子铁芯7压入花键轴3，两者间通过平键5传递力矩，磁钢6、转子铁芯7、花键轴3、平键5构成电动机的转子组件。电动机转子组件的花键轴3的前后端分别通过轴承2与前端盖1、后端盖13转动配合，控制了转子组件在电动机内部的空间位置。前端盖1与花键轴3之间还装入油封4。定子铁芯8形成内孔、定子槽8-1、扣片槽8-2，定子铁芯8外套于转子铁芯7之外，两者间留有间隙。绕组17嵌入定子铁芯8的定子槽内，构成电动机的定子组件。定子组件的定子铁芯8的前后端分别由前端盖1、后端盖13抵触，以保证其与转子组件之间的气隙值不变。速度传感器15固定在花键轴3的端部并随之转动，其外部罩盖托架14，托架14通过螺钉16固定在后端盖13上，速度传感器15产生的信号通过速度传感器连接器11传递到叉车控制器，速度传感器连接器11固定于后端盖13之上。后端盖13的上部还固定连接有吊环螺钉12。长螺栓18从后端盖13的外部穿入，并旋入前端盖1后，后端盖13之外的端部旋紧螺母19。

图2所示为转子铁芯的截面图，转子铁芯7由多片转子冲片叠压而成，转子铁芯叠压成型后，在其磁钢插槽内嵌入磁钢6，且磁钢的N、S极性放置如图2中所示，转子铁芯压入转轴相应位置，并通过平键实现力矩传递，构成电动机的转子组件。

在图3所示为定子铁芯的冲片图，多片定子冲片叠压形成定子铁芯8，在定子槽8-1内嵌入绕组17，构成电动机的带绕组定子铁芯，绕组的U、V、W三相引出线连接到U、V、W三相电源接线柱10上；在绕组17中埋入热敏电阻，以便实时检测绕组的温度，并将相关信号通过热敏开关连接器9传递到叉车控制器，热敏开关连接器9固定于后端盖13之上。

图4所示为电动机三相绕组中U相的展开示意图，即：把定子铁芯内圆展开平铺，1-48数字表示定子冲片的48个定子槽；a-b-c-d-e-f所示六边形代表一个绕组线圈，六边形的ab、de边分别嵌入相对应数字的定子铁芯8槽内，每个绕组线圈是由等效导线绕制7匝而成，线圈间由连接线L连接，而等效导线是由9根细铜线组成，这样等效导线容纳电流的能力就是每根细铜线的9倍；U为电流流入端，X为电流流出端，电流由U端流入分为四路，经过绕组后四路合并为一路由X端流出，即电动机的并联支路数为4，绕组中总电流是每条支路的四倍，进一步提高了电动机容纳电流的能力。电动机的V、W的组成、连接和排布形式与U相完全相同，V相绕组嵌入定子槽9、10、11、12，21、22、23、24，33、34、35、36，45、46、47、48内，W相绕组嵌入其余的定子槽中。U、V、W三相绕组构成电动机的三相对称绕组。

本发明电动机，其绕组17通过上述绕制和分布方式嵌入定子铁芯8的槽内，就可使电动机有容纳大电流的能力。与工业用永磁电动机不同，普通10kW永磁电动机额定电流可以是22A，而本发明电动机额定电流是230A，瞬时容纳500A电流不会烧坏电动机，且输出功率达到10kW，这样使电动机在安全电压36V以下的工况运行，并能够保持相同等级功率的输出，适用于电动叉车蓄电池供电的使用工况。

本发明不仅克服现有直流电动机体积大、噪音高、换向装置易损坏以及导致的电动机可靠性差及售后维护困难等问题，而且继承了交流异步电动机的优势，即无机座、体积小、结构简单、不需机械换向器、故障率低、坚固耐用、可高速运转，同时具有更高的功率密度和能量密度，使电动机体积更小；具有更高的效率和功率因数，提高了叉车电源利用率和续航能力。

本发明高效节能永磁同步电动机具有结构紧凑、无机座、体积更小、散热条件良好、过载能力强、效率和功率因数高、高效节能、提高叉车蓄电池电能的利用率等优点。

Claims

1.电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：包括前端盖、花键轴、平键、磁钢、转子铁芯、定子铁芯、U、V、W三相电源接线柱、速度传感器连接器、后端盖、速度传感器、绕组，转子铁芯嵌入数块磁钢，转子铁芯外套并压入花键轴，转子铁芯与花键轴间通过平键传递力矩；花键轴的前后端分别与前端盖、后端盖转动配合；定子铁芯外套于转子铁芯之外，两者间留有间隙；绕组嵌入定子铁芯的定子槽内，绕组的U、V、W三相引出线连接到U、V、W三相电源接线柱上；定子铁芯的前后端分别由前端盖、后端盖抵触；速度传感器固定在花键轴的端部并随之转动，速度传感器产生的信号通过速度传感器连接器传递到外控制器。

2.如权利要求1所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：速度传感器的外部罩盖托架，托架固定在后端盖上。

3.如权利要求1或2所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：速度传感器连接器固定于后端盖之上。

4.如权利要求1所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：花键轴的前后端分别通过轴承与前端盖、后端盖转动配合。

5.如权利要求1或4所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：前端盖与花键轴之间装入油封。

6.如权利要求1或2或4所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：后端盖的上部固定连接吊环螺钉。

7.如权利要求1所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：转子铁芯由多片转子冲片叠压而形成，转子铁芯形成八个插槽，八个插槽分成四组，四组插槽沿圆周方向均布，同组插槽呈凸部朝向圆心的∧形；以转子铁芯的轴心为基准，同组两磁钢的N极、S极分别同向，相邻组磁钢的N极、S极分别反向。

8.如权利要求1所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：定子铁芯由多片定子冲片叠压形成。

9.如权利要求8所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：所述的定子铁芯共有48个定子槽，按顺序分别标记为1-48，U相绕组按以下结构绕制：共有八个绕组线圈，分别嵌入3和13、4和14、15和25、16和26、27和37、28和38、39和1、40和2的定子槽，绕组线圈间由连接线（L）联接；

V、W相的组成、连接和排布形式与U相相同，V相的八个绕组线圈分别嵌入11和21、12和22，23和33、24和34，35和45、36和46、47和9、48和10的定子槽内；W相的八个绕组线圈分别嵌入7和17、8和18、19和29、20和30、31和41、32和42、43和5、44和6的定子槽中。

10.如权利要求1或2或8或9所述的电动叉车用永磁同步电动机，其特征是：绕组中埋入热敏电阻，信号通过热敏开关连接器传递到外控制器，热敏开关连接器固定于后端盖之上。