DE10215126A1 - Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug, insbesondere Gegengewichtsgabelstapler, wobei der Fahrantrieb mindestens einen elektrischen Fahrmotor aufweist. Die Aufgabe, einen Fahrantrieb zur Verfügung zu stellen, der hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und des Energieverbrauchs verbessert ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der elektrische Fahrmotor als permanentmagneterregte Synchronmaschine, als elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine oder als geschaltete Reluktanzmaschine ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug, insbesondere Gegengewichtsgabelstapler, wobei der Fahrantrieb mindestens einen elektrischen Fahrmotor aufweist.
• Bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen, beispielsweise Gegengewichtsgabelstaplern, ist der elektrische Energiespeicher, der den Fahrmotor mit elektrischer Energie versorgt, als Traktionsbatterie ausgebildet. Die Betriebsdauer des Flurförderzeugs wird hierbei durch die Kapazität des Energiespeichers und den Energieverbrauch des Fahrmotors bestimmt. Im Vergleich zu verbrennungsmotorischbetriebenen Flurförderzeugen weisen derartige batterie-elektrisch betriebene Flurförderzeuge relativ kurze Betriebszeiten und eine vergleichsweise geringe Leistungsfähigkeit auf.
• Bei gattungsgemäßen Fahrantrieben für batterie-elektrisch betriebene Flurförderzeuge ist der Fahrmotor als fremderregte Gleichstrommaschine, beispielsweise Gleichstromnebenschlussmaschine, ausgebildet. Bedingt durch einen nur durchschnittlichen Wirkungsgrad weisen jedoch batterie-elektrisch betriebene Flurförderzeuge mit Gleichstrommaschinen relativ kurze Betriebszeiten für eine Batterieladung und eine vergleichsweise geringe Leistung auf. Zudem ist bekannt, den Fahrmotor bei gattungsgemäßen Flurförderzeugen als Asynchronmaschine auszubilden. Mit derartigen Asynchronmaschinen können bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen gegenüber Fahrantrieben mit Gleichstrommaschinen leistungsfähigere und wartungsfreie Fahrantriebe zur Verfügung gestellt werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrantrieb der eingangs genannten Gattung für ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen, der hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und des Energieverbrauchs verbessert ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der elektrische Fahrmotor als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgebildet ist.
• Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der elektrische Fahrmotor als elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine ausgebildet ist.
• Zudem kann diese Aufgabe bei Gegenwichtsgabelstaplern erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, dass der elektrische Fahrmotor als geschaltete Reluktanzmaschine ausgebildet ist.
• Permanentmagneterregte Synchronmaschine und elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen haben die Gemeinsamkeit, dass das Erregerfeld durch Permanentmagnete im Läufer erzeugt wird. Gegenüber Maschinen mit elektrischer Erregung, insbesondere Asynchronmaschinen oder fremderregten Gleichstrommaschinen, ergibt sich hierdurch ein hoher Wirkungsgrad.
• Bei geschaltete Reluktanzmaschinen besteht der Läufer aus Eisen bzw. geschichteten Eisenblechen und weist keine verlustbehafteten Stromleiter auf. Derartige Maschinen weisen ebenfalls einen hohen Wirkungsgrad auf.
• Ein Fahrantrieb für ein Flurförderzeug weist somit bei Ausbildung des Fahrmotors als permanentmagneterregte Synchronmaschine, elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine oder geschaltete Reluktanzmaschine durch den hohen Wirkungsgrad derartiger Maschinen einen geringeren Energieverbrauch auf. Bei gleicher Größe der Traktionsbatterie wie bei Flurförderzeugen mit Fahrantrieben des Standes der Technik kann somit mit einer Batterieladung ein längerer Betrieb des Flurförderzeugs und somit eine höhere Umschlagleistung des Flurförderzeugs erzielt werden. Bei gleicher Betriebsdauer mit einer Batterieladung kann entsprechend die Größe der Traktionsbatterie verringert werden, wodurch die Kosten, Gewicht und Bauraum für die Traktionsbatterie und somit insgesamt Kosten, Gewicht und Bauraum für das Flurförderzeug verringert werden können.
• Durch die Verwendung von Permanentmagneten am Läufer bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen oder elektronisch kommutierter Gleichstrommaschinen ist im Betrieb der Maschinen die Wärmeentstehung im wesentlichen auf den Stator begrenzt. Gleiche Vorteile ergeben sich bei geschalteten Reluktanzmaschinen. Der Läufer derartiger Maschinen weist im Betrieb eine geringe Erwärmung auf. Die im Stator entstehende Wärme kann hierbei auf einfache Weise abgeführt werden.
• Zudem ergibt sich am Läufer aufgrund der geringeren Wärmeentstehung eine hohe Lebensdauer der Lagerung, wodurch ein wartungsfreier Fahrmotor zur Verfügung gestellt werden kann.
• Derartige Maschinen können somit mit einer hohen Leistung versehen werden und weisen eine hohe Leistungsdichte auf. Bei gleichem Bauraumbedarf wie für fremderregte Gleichstrommaschinen oder Asynchronmaschinen steht somit bei der Verwendung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen, elektronisch kommutierten Gleichstrommaschinen oder geschalteten Reluktanzmaschinen eine höhere Leistung zur Verfügung. Das Flurförderzeug kann somit bei gleichem Bauraumbedarf für den Fahrmotor auf einfache Weise mit einem Fahrantrieb mit höherer Leistung versehen werden.
• Zudem sind permanentmagneterregte Synchronmaschinen, elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen und geschaltete Reluktanzmaschinen durch den Wegfall der stromführenden Leiter im Läufer auf einfache Weise herstellbar, wodurch bei einem Flurförderzeug ein Fahrantrieb mit hoher Leistung und hoher Energieausnutzung mit geringem Aufwand erzielt werden können.
• Bei geschalteten Reluktanzmaschinen ergeben sich zudem Kostenvorteile in der Herstellung dadurch, dass der Läufer vollständig aus Eisen bzw. geschichteten Eisenblechen besteht und weder Permanentmagnete noch Stromleiter erfordert. Weiterhin ergeben sich bei derartigen Maschinen zusätzliche Kostenvorteile, da jeder Statorpol eine eigene Erregerspule aufweist und somit jeder Statorpol einzeln bewickelt ist, wodurch der Stator auf einfache Weise herstellbar ist. Zudem ergibt sich aufgrund der einzelbewickelten Pole bei einer geschalteten Reluktanzmaschine ein geringes Risiko von Spulenkurzschlüssen, wodurch eine derartige Fahrmotor einen robusten Aufbau aufweist.
• Zudem ergeben sich Vorteile, da permanentmagneterregte Synchronmaschine oder elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine aufgrund des mit Permanentmagneten versehenen Läufers und der hohen Leistungsdichte gegenüber fremderregten Gleichstrommaschinen oder Asynchronmaschinen einen geringeren Bauraum- und somit Platzbedarf aufweisen. Geschaltete Reluktanzmaschinen weisen ebenfalls ein geringes Bauvolumen auf. Hierdurch ergeben sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besondere Vorteile, wenn der Fahrmotor in einer Antriebsachse oder in einem Radantrieb, beispielsweise einem Radnabenantrieb, angeordnet und somit integriert ist. Eine Antriebsachse oder Radnabenantriebe mit integriertem Fahrmotor, der als permanentmagneterregte Synchronmaschine oder elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine oder geschaltete Reluktanzmaschine ausgebildet ist, weist aufgrund des geringen Bauraumbedarfs und der hohen Leistungsdichte derartiger Fahrmotoren eine hohe Leistung bei geringem Bauraum auf.
• Permanentmagneterregte Synchronmaschinen oder elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen weisen zudem einen großen Luftspalt zwischen Läufer und Ständer auf. Derartige Maschinen sind somit unempfindlich gegenüber Maßabweichungen, Verformungen und Verschmutzungen. Insbesondere bei Fahrantrieben mit in den Antriebsachsen integrierten Fahrmotoren kann hierdurch ein Verklemmen des Fahrmotors bei Verformungen, insbesondere Durchbiegungen, der Antriebsachse aufgrund einer aufgenommener Last des Flurförderzeugs wirksam vermieden werden können.
• Weitere Vorteile bei der Verwendung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen, elektronisch kommutierten Gleichstrommaschinen oder geschalteten Reluktanzmaschinen als Fahrmotor eines Flurförderzeugs liegen darin, dass derartige elektrische Maschinen wartungsfrei sind und aufgrund einer fehlenden Kommutierungsgrenze mit hohen Drehzahlen betreibbar sind. Zudem weisen Synchronmaschinen und elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen gegenüber Gleichstromnebenschlussmaschinen durch den Wegfall des Lüfters und der Bürsten ein verbessertes Geräuschverhalten auf.
• Bei Verwendung permanentmagneterregter Synchronmaschinen, elektronisch kommutierten Gleichstrommaschinen oder geschalteten Reluktanzmaschinen in Flurförderzeugen als Fahrmotor ergibt sich somit aufgrund der hohen Wirkungsgrade gegenüber Flurförderzeugen mit fremderregten Gleichstrommaschinen oder Asynchronmaschinen eine deutliche Energieeinsparung. Bei gleicher Kapazität des Energiespeichers weisen erfindungsgemäße Flurförderzeuge mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen, elektronisch kommutierten Gleichstrommaschinen oder geschalteten Reluktanzmaschinen als Fahrmotoren eine höhere Einsatzzeit für eine Batterieladung auf.
• Durch den verringerten Bauraumbedarf für den Fahrmotor und/oder die Traktionsbatterie bei gleicher Leistungsfähigkeit des Fahrantriebs können mit derartigen elektrischen Fahrmotoren versehene Flurförderzeuge kompakter gebaut werden oder bei gleichem Bauraumbedarf für den elektrischen Fahrmotor und/oder die Traktionsbatterie mit höherer Leistungsfähigkeit versehen werden, wodurch höhere Geschwindigkeiten und/oder höhere Traglasten und/oder eine längere Betriebszeit mit einer Batterieladung somit eine höhere Umschlagleistung erzielt werden können.
• Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Fahrmotor mit einer Kühlung, insbesondere einer Flüssigkeitskühlung, versehen ist. Permanentmagneterregte Synchronmaschinen, elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen oder geschaltete Reluktanzmaschinen können aufgrund der im wesentlichem im Stator auftretenden Wärmeenstehung auf einfache Weise gekühlt werden, wobei durch die Kühlung eine höhere Leistung oder verringerte Verluste erzielt werden können.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Fahrmotor als Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie im Bremsbetrieb betreibbar. Mit der Möglichkeit, im Bremsbetrieb des Flurförderzeugs die kinetische Energie des Fahrzeugs als elektrische Energie zurückzugewinnen und in den Energiespeicher einzuspeisen, wird mit einer Batterieladung eine höhere Betriebsdauer erzielt. Bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen oder elektronisch kommutierten Gleichstrommaschinen können hohe Drehmoment bei hohen Drehzahlen übertragen werden. Im Bremsbetrieb des Flurförderzeugs ist somit ein hohes Bremsvermögen mit einer hohen Energierückgewinnung durch den generatorischen Betrieb derartiger Fahrmotoren möglich.

Claims (7)

1. Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug, insbesondere Gegengewichtsgabelstapler, wobei der Fahrantrieb mindestens einen elektrischen Fahrmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Fahrmotor als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgebildet ist.

2. Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug, insbesondere Gegengewichtsgabelstapler, wobei der Fahrantrieb mindestens einen elektrischen Fahrmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Fahrmotor als elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine ausgebildet ist.

3. Fahrantrieb für ein batterie-elektrisch betriebenen Gegengewichtsgabelstapler, wobei der Fahrantrieb mindestens einen elektrischen Fahrmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Fahrmotor als geschaltete Reluktanzmaschine ausgebildet ist.

4. Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor in einer Antriebsachse angeordnet ist.

5. Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Fahrantrieb als Einzelradantrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor in einem Radantrieb, insbesondere einem Radnabenantrieb, angeordnet ist.

6. Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor mit einer Kühlung, insbesondere einer Flüssigkeitskühlung, versehen ist.

7. Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor als Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie im Bremsbetrieb betreibbar ist.