[发明专利]驱动电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种由形成驱动系统的定子和转子构成的驱动电机，为该驱动系统配置一个用于对运动部分上的负载供应能量的能量传输系统，其中驱动功能和能量传输功能最大程度上互相独立。

背景技术

这样的驱动电机例如按照同步电机或异步电机的原理构造并且可以用于直线或旋转驱动。驱动电机由定子和运动的转子构成。在一些应用情况下，如在机床和工作母机中，必需将电能(例如以机轴或转轴形式的)传输到转子上。电能除了别的之外可以用于安全装置、传感器、数据传输系统或执行机构(例如用于工具的张紧)的供电。

需要合适的能量传输系统用于驱动电机中的能量传输。必须将这样的能量传输系统集成到驱动电机中或者分离地构造。

例如，可以利用电耦合进行电能到转子上的传输。在此，例如可以使用简单可靠的滑环，然而需要极大的维护开销。此外需要用于滑环的空间。电耦合的一种替换可能性是，使用拖拽电缆。在此问题是可能的扭转角受到限制和通过电缆的持续弯曲负荷导致电缆断裂的危险。

替换地，可以通过感应耦合将电能传输到转子。电耦合的所述问题可以利用感应耦合来避免。在此，初级三相电流绕组(初级绕组)位于驱动电机的定子上并且第二绕组(次级绕组)位于驱动电机的转子上。馈入装置(例如频率转换器)将三相的电压系统馈入到初级绕组中。为了提高效率，将绕组布置在铁磁的有效部件(Aktivteil)中或绕着铁氧体磁芯缠绕。

如果除了要将电能传输到转子之外还需要驱动，则将上面描述的感应传输器例如法兰安装在电机上。由此需要附加的空间。此外用于电机和传输器的两个有效部件产生不期望的高成本。

为了避免这点，在DE102005024203A1中公知一种这类的驱动电机，其中驱动系统和能量传输系统的电绕组安装在共同的有效部件中，然而其中驱动功能和能量传输功能互相独立。在此感应地将能量传输到转子，由此能量传输和电机驱动的去耦合运行是可能的。设置两个逆变器，其分别根据需要从共同的电压中间电路或从分离的电压中间电路获得电能。一个逆变器负责电机另一个逆变器负责能量传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种驱动电机，其具有优势地扩展现有技术中公知的驱动电机并且以结构上更简单的方式将电能感应地传输到转子上。

本发明通过一种具有权利要求1的特征的驱动电机解决上述技术问题。优选的实施方式在从属权利要求中给出。

本发明实现一种由形成驱动系统的定子和转子构成的驱动电机，在该驱动系统中配置用于对转子上的负载供应电能的能量传输系统，其中驱动功能和能量传输功能最大程度上互相独立。在此，使用气隙场中的分谐波的气隙场分量(所谓的分谐波)，用于将电能传输到转子绕组。

本发明允许将能量传输集成在电机的有效部件，由此可以按照结构上更简单的方式制造该电机。由此不需要附加的空间用于将电能传输到转子。此外还确保了，驱动和能量传输功能最大程度地互相去耦合。感应的能量传输与基于滑环的解决方案相比确保了低的成本和维护开销。此外，通过感应的能量传输，不产生电刷磨损，由此同样减小了维护开销并且确保了高的卫生标准。不存在由于电刷换向或更换拖拽电缆带来的停机费用。同样消除了在使用拖拽电缆的情况下扭转角受限制的缺点。按照本发明的驱动电机允许任意的扭转角。此外，感应的能量传输还可以应用于有爆炸危险的领域中。

在一种合适的实施方式中，定子具有一个共同的有效部件，其包括一个用于驱动和能量传输功能的(共同的)定子绕组，电机电流系统和与电机电流系统重叠并且与之不同的能量电流系统可以馈入其中。相对于在DE102005024203A1中描述的驱动电机，在定子上仅需一个唯一的绕组，其既用于驱动又用于能量传输功能。由此，相对于现有技术可以更紧凑和结构上更简单地构造按照本发明的驱动电机。

按照另一个实施方式，定子绕组是锯齿状线圈绕组。锯齿状线圈绕组总是分数槽绕组。因此，定子绕组的槽数(Lochzahl)通过分数(gebrochene Zahl)形成。分数槽绕组具有在气隙场中也产生分谐波的特性。这样的分谐波的气隙场分量被用于将电能传输到转子绕组。

转子特别地包括用于驱动功能的永久磁铁和用于能量传输功能的转子绕组。按照该实施方式，电气驱动系统基于永久激励的同步电机，其中，如所解释的，对于定子绕组仅需要一个唯一的有效部件(例如，叠片铁芯)，用于既提供驱动又提供能量传输功能。