【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括定子装置和转子的多相电机，该转子相对于定子装置可旋转地安装并形成在外侧包围定子装置的外转子。
技术介绍
1、诸如挖掘机、履带式车辆或起重机之类的大型建筑机械和诸如叉车、自卸车之类的输送机以及用于重物或农业机械和附件的通用提升机构在其驱动技术方面通常依赖于液压概念，因为为了以合理的尺寸提供适当的性能，需要高功率密度，众所周知，液压调节器可以很好地满足这一要求。在此方面，经常通过内燃机(例如大型柴油机的形式)来驱动液压驱动器的泵。
2、然而，为了能够至少在本地无排放地工作，电驱动概念最近也被用于此类能源密集型大型电机，其中，由于所需的高功率密度，经常使用多相电机。例如，这些多相电机可以是永磁体励磁同步电机，其被认为是功率密度最大的电机类型。在此方面，可实现的功率密度很大程度上取决于电流密度，而电流密度又需要充分的冷却以允许更高的电流密度。
3、在此方面，电机不仅必须实现高功率密度，而且还必须提供高驱动扭矩，以便能够取代液压驱动概念。外转子电机特别适合高扭矩，因为它们通常可以比具有相同外部尺寸的内转子电机提供更高的扭矩。然而，外转子在构造尺寸方面提出了特定的挑战。特别是细长的设计很难实现。外转子通常被设计为具有短的铁芯长度和长的直径的圆盘转子，以便能够通过单侧调节轴承来控制较低的倾斜力矩。然而，这种具有短的铁芯长度和短的直径的圆盘转子由于安装空间有限而难以容纳在建筑机械、输送车辆或提升机构中。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的是创造
2、根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1的多相电机来实现。本专利技术的优选实施例是从属权利要求的主题。
3、因此，建议将定子装置划分成多个定子并提供公共转子，该公共转子可以通过所述定子之间的定子划分部来支撑。由此，可以获得对倾斜载荷不太敏感的更好平衡的轴承，并且与单侧调节轴承相比允许更长的转子设计。
4、根据本专利技术，定子装置包括两个定子，这两个定子在外周侧被公共转子包围，其中，其中，转子在两个定子之间通过支撑件支撑在被定子包围的内置电机轴或轴线上。由于转子的中心支撑的缘故，与带有单侧斜角轴承的圆盘转子相比，在轴承力方面可以控制更大的转子长度，因此可以实现总体上明显更细长的设计，其中，尽管如此，仍可以同时实现高扭矩。因此，所提出的布置将内转子的易于安装和形状与外转子的较高扭矩密度结合起来。
5、在本专利技术的改进例中，两个定子被构造为至少基本上具有相等的长度并且关于公共转子对称地布置，其中，在两个定子上延伸的转子可以被居中地支撑并因此平衡。所述转子可以在支承点两侧以相同的程度突出，或者可以被构造成关于中心支承点对称。不管怎样，所述两个定子可以形成关于转子的中心支撑点的对称布置。
6、通过对称地划分定子，与单个定子相比，每个定子的有效铁芯长度可以减半，这也改善了定子装置的整体冷却。
7、在本专利技术的改进例中，可以为定子提供液体冷却系统，其中，特别地，两个定子可以被并行冷却，以便改进冷却效果。
8、在此方面，两个定子可以并行地布置在冷却剂回路中，使得两个定子可以被均等地供应仍然冷的冷却剂，并且一个定子不会被供应已被另一定子加热的冷却剂，如串行冷却剂布置或甚至具有单个连续且长的定子的情况都是如此。
9、作为在公共冷却回路中并行连接两个定子的替代方案，还可以为两个定子提供两个单独的冷却回路，以便能够将冷却剂均等地施加到两个定子。然而，有利地为所有定子提供公共冷却回路，逆变器也可以布置在该公共冷却回路中。
10、由于定子布置被划分成至少两个定子而导致定子的铁芯长度较短，因此通过并行冷却剂供应可以实现显著改善的冷却效果，这反过来又能够实现更高的电流密度，以实现高功率密度。
11、在本专利技术的改进例中，多相电机可以是永磁体激励电机，例如永磁体激励同步电机的形式。在此方面，特别地，定子可以设置有多相绕组，而转子设置有永磁体。此外，多相电机还可以是磁阻电机。
12、在此方面，可以在转子上设置至少两个永磁体或两块永磁体，它们布置在转子的中心支撑件的两侧上，特别地布置在转子的中心轴承凸缘的两侧上，其中转子利用中心轴承凸缘在定子之间支撑在内置电机轴或轴线上。
13、转子的支撑件或轴承可以不同地构造，例如包括两个成角度接触的轴承，例如圆锥滚子轴承的形式。然而，在本专利技术的改进例中，转子还可以通过简单的固定且浮动的轴承支撑在两个点处，其中，浮动支承基本上只能吸收径向力，而固定支承可以吸收径向力和轴向力。
14、根据转子与输出轴的连接(或者在发电机的情况下与输入轴的连接)，轴承可以被构造成不同的规格。例如，转子可以通过中心支撑件以抗扭转的方式连接到内置电机轴，优选地以轴向固定且抗倾斜的方式，例如通过型材轴连接或通过轴向地夹紧在齿槽上而连接到内置电机轴。
15、无论转子的具体驱动连接如何，内置电机轴或轴线可以例如通过前述的固定且浮动的轴承安装在相对的端部部分或相对的壳体部分上。例如，电机轴或轴线的轴承可以设置在定子装置的相对的轴向端面的区域中。由此，可以通过相应较大的轴承间隔实现稳定的支撑。
16、为了以紧凑、细长的设计实现高功率密度，转子可具有大于转子外径的轴向长度。例如，转子的轴向长度可以在转子直径的125％至500％或125％至200％的范围内。
17、两个定子可以一起具有在转子的轴向长度的范围内的轴向长度，但是相比之下可以稍小或稍大。例如，两个定子的总和(每个定子被测量为它们的铁芯长度)可以是转子的总轴向长度的75％至100％。特别地，作为整体，两个定子的总铁芯长度可以大约对应于附接至转子的两块永磁体的轴向长度之和。
18、有利地，所提出的多相电机的结构可以用于创建电机系列，其中，电机或电机模型可以基本上具有相同的结构，但是相数可以根据构造尺寸而变化。
19、在此方面，相和极数的组合也可以根据应用进行调整和变化。以此方式实现了模块化系统。
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1.一种包括定子装置(2)和转子(5)的多相电机，所述转子相对于所述定子装置可旋转地安装，并形成在外周侧包围所述定子装置(2)的外转子，
2.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述两个定子(3、4)被构造成具有基本相等的长度，并且关于公共的所述转子(5)及其所述中心支撑件(6)对称，其中，所述转子(5)由所述支撑件(6)居中地支撑，且被设计成关于所述支撑件对称。
3.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，被构造为外转子的所述转子(5)通过固定且浮动的轴承支撑在彼此间隔开的两个轴承点处。
4.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述转子(5)以不可倾斜和防扭转的方式紧固在所述内置电机轴(7)或轴线上，而所述内置电机轴或轴线可旋转地安装在相对的端部部分或端面上，特别地安装在所述定子装置(2)的相对端面和/或相对壳体侧的区域中。
5.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述电机轴(7)通过至少两个滚动轴承可旋转地安装，所述至少两个滚动轴承一起形成固定且浮动的轴承。
6.根据前述任一项权利要求所述的多相电
7.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，在所述两个定子(3、4)中的每者上设置多相绕组(9)，并且在公共的所述转子(5)上设置永磁体(8)。
8.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，为所述两个定子(3、4)设置液体冷却装置(10)，其中，所述两个定子(3、4)并行地布置在冷却剂回路中或者连接到两个单独的冷却剂回路。
9.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，至少一个所述定子(3、4)的所述绕组(9)包括容纳在定子槽(13)中的绕组线圈(12)，每个所述定子槽被构造为冷却剂通道，并且流经所述定子槽的冷却剂全面冲洗所述定子槽中的所述绕组线(11)。
10.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述绕组线圈(12)被构造成未包封的，并且在线圈的所述绕组线(11)的相邻部分之间设置有冷却间隙(14)，冷却剂能够流过所述冷却间隙(14)。
11.根据前述两项权利要求中任一项所述的多相电机，其中，所述定子(3、4)、特别是它们的流经有冷却剂的所述定子凹槽(13)通过密封管(19)来相对于所述转子(5)密封，所述密封管布置在所述定子(3)与所述转子(5)之间并在外周侧围绕所述定子(3、4)。
12.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述绕组线圈(12)的所述绕组线(11)具有梯形的或三角形的横截面。
13.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述绕组线圈(12)的所述绕组线(11)被以电绝缘方式涂覆。
14.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述绕组线(11)设置有由耐高温的热塑性塑料制成的涂层，特别是PEEK涂层。
15.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述定子(3、4)的所述绕组(9)的所述绕组线圈(12)集中地缠绕成单层。
16.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述定子槽(13)彼此并行地连接到用于供应冷却剂的入口分流器，并且允许冷却剂能够从中并行地流过。
17.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述至少一个定子(3、4)的所述定子槽(13)在所述定子(3、4)的一个轴向端面上与设置在所述定子的该端面上的用于供应冷却剂的环形空间流体地连接，且/或在所述定子(3、4)的相对端面上与设置在该相对端面中的收集出口(16)流体地连接。
18.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，冷却剂首先从冷却回路的冷侧通过用于所述绕组线圈(12)的所述定子槽(13)在轴向方向上沿相反方向并行地从所述定子的一个端面流动到相反端面，并且然后，被所述绕组线圈(12)加热的冷却剂通过所述定子的托架在相反轴向方向上朝上游侧往回流动。
19.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，定子侧的所述绕组(9)包括多于三个的相或多于四个的相或多于六个的相，并且具有非星形设计。
20.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，设置有具有非星形设计的九相定子绕组(9)。
21.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，定子侧的所述绕组(9)的绕组相连接至控制电路，所述控制电路用于单独地向各个相通电。
22.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述控制电路包括具有全桥的逆变器(17)，以用于以可变的时间偏移向各个相通电，所述全桥特别是H桥(18)...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种包括定子装置(2)和转子(5)的多相电机，所述转子相对于所述定子装置可旋转地安装，并形成在外周侧包围所述定子装置(2)的外转子，
2.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述两个定子(3、4)被构造成具有基本相等的长度，并且关于公共的所述转子(5)及其所述中心支撑件(6)对称，其中，所述转子(5)由所述支撑件(6)居中地支撑，且被设计成关于所述支撑件对称。
3.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，被构造为外转子的所述转子(5)通过固定且浮动的轴承支撑在彼此间隔开的两个轴承点处。
4.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，所述转子(5)以不可倾斜和防扭转的方式紧固在所述内置电机轴(7)或轴线上，而所述内置电机轴或轴线可旋转地安装在相对的端部部分或端面上，特别地安装在所述定子装置(2)的相对端面和/或相对壳体侧的区域中。
5.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述电机轴(7)通过至少两个滚动轴承可旋转地安装，所述至少两个滚动轴承一起形成固定且浮动的轴承。
6.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，被构造为外转子(5)的所述转子的轴向长度大于所述外转子的直径。
7.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，在所述两个定子(3、4)中的每者上设置多相绕组(9)，并且在公共的所述转子(5)上设置永磁体(8)。
8.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，为所述两个定子(3、4)设置液体冷却装置(10)，其中，所述两个定子(3、4)并行地布置在冷却剂回路中或者连接到两个单独的冷却剂回路。
9.根据前述任一项权利要求所述的多相电机，其中，至少一个所述定子(3、4)的所述绕组(9)包括容纳在定子槽(13)中的绕组线圈(12)，每个所述定子槽被构造为冷却剂通道，并且流经所述定子槽的冷却剂全面冲洗所述定子槽中的所述绕组线(11)。
10.根据前一项权利要求所述的多相电机，其中，所述绕组线圈(12)被构造成未包封的，并且在线圈的所述绕组线(11)的相邻部分之间设置有冷却间隙(14)，冷却剂能够流过所述冷却间隙(14)。
11.根据前述两项权利要求中任一项所述的多相电机，其中，所述定子(3、4)、特别是它们的流经有冷却剂的所述定子凹槽(13)通过密封管(19)来相对于所述转子(5)密封，所述密封管布置在所述定子(3)与所述转子(5)之间并在外周侧围绕所述定子(3、4)。
12.根据前述任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯·瓦格纳，
申请(专利权)人：利勃海尔电子与驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：
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