叉车领域的革命性进展

随着世界制造业向中国转移和国内物流业的高速发展，中国叉车市场增长潜力巨大，同时，为了与世界接轨，叉车行业的技术水平正在不断得到提高，由此会带动我国电动叉车市场需求的迅速上升。我国电动叉车生产起步较晚，现有的叉车企业还无法满足国内市场对高端电动叉车的大量需求，因此，我国叉车企业要想在未来的市场竞争中取得优势，应当通过采用世界领先技术提高产品品质，以一流的产品赢得更多的客户。

　　交流驱动系统和线控转向系统是目前叉车行业的革命性技术。全球叉车巨头竞相推出了性能更佳的交流驱动电动叉车，并着重考虑将他们较新型号的叉车由液压转向系统转换为线控转向系统，或者正在进行这样的转换，用以丰富自己的产品，提升自己的技术，赢得市场份额。

一、交流驱动系统

　　交流驱动系统是20世纪90年代发展起来的新技术。其原理是：将三相交流电输送给固定的定子绕组，产生旋转的磁场感应闭合的转子绕组产生电流，转子在电磁力的作用下顺着旋转磁场的转动方向旋转。

与直流驱动系统相比，交流驱动系统的主要特点如下：

　　1. 效率高、速度快。交流驱动系统的电机控制器采用矢量控制的变频调速方式，这是交流电动机最为突出的优势，既没有碳刷，也没有直流电动机通常对最大电流方面的限制，这意味着电动机在实际使用中可以得到更多的能量和更大的制动扭力，进而能以更快的速度运转。

　　2. 维护成本几乎为零。交流电动机的热量主要发生在电动机外壳部分的定子线圈，便于冷却与散热。因此，交流电动机比直流电动机所需元件数量大大减少，没有需要定期更换的易损件，几乎不用维护，更高效耐用。

　　3. 转速设计更为科学。交流驱动系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转，很好地满足了电动车辆实际行驶所需的转速特性。

　　随着半导体技术的突飞猛进，以及电子元件价格的不断下跌，交流电机的控制能力大大增强，交流电机控制器硬件部分的成本也得以降低，从而为交流驱动系统的大规模推广应用奠定了基础。

丹纳赫传动交流驱动叉车全系统集成解决方案：

　　早在1996年，在电动工业车辆（叉车及AGV）领域，丹纳赫传动（Danaher Motion）公司率先推出了第一代用于牵引和提升的交流电机和驱动器（48V），在低压交流技术开发领域处于领先位置，并以直交流变换技术领导着叉车市场。如今，丹纳赫传动为全球前10名的叉车制造商提供领先的交流驱动系统。

　　丹纳赫传动的交流驱动系统产品是基于CANopen总线的系统，主要由车辆控制器、电机速度控制器、动力转向系统、电机、用户接口显示装置等组成。

　　车辆控制器是一种专为电动车辆开发的通用控制器，目前客户使用的是第二代产品VMC20。VMC20基于Texas数字信号处理器来执行CPU功能，由DC/DC、PWM、CAN等模块组成，防护等级为IP54。最近，丹纳赫传动的车辆控制器推出了新的第三代产品VMC30。VMC30基于先进的嵌入式控制的处理器内核，能够扩展CPU内核。VMC30除了具有DC/DC、PWM、CAN等模块之外，还包括电液控制、远程访问和USB接口，并增加了诊断功能，还可控制选项卡。它可进行OEM编程，通过应用开发和维护进行用户控制，减少了设计和应用编程时间，防护等级为IP65。

　　电机速度控制器（ACS）目前是丹纳赫传动的第五代产品，但为了考虑客户的制造（电动叉车）的成本，丹纳赫传动又开发出了压缩型产品ACC4807，该产品体积更小，但功能和品质方面没有变化，从而降低了客户的成本。

二、线控转向系统

　　目前，在叉车领域使用较为广泛的是液压转向系统，但是由于采用这一系统的叉车需要使用泵和软管，故而存在以下缺陷：

　　1. 损耗大。采用液压转向系统的叉车需要将液压用液体输送到用于将车辆转向的电机，因此会产生大量损耗。例如，在不使用转向系统时，仍需要提供使液压泵运转的能量。

　　2. 成本高。软管会占据很大空间，进而增加了成本，降低了设计的灵活性。

　　3. 受限制。如果需要为改善和提高转向系统的安全性和生产率进行设计，会比较困难并且昂贵。例如，在液压转向系统中，要想改善转向回正特性，必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。

　　与液压转向系统相比，线控转向系统具有无可比拟的优势。

　　线控转向系统由一个执行器和一个驱动器组成，可用于所有主要叉车类型。目前已存在用于载重 1-5.5 吨、功率超过 50 kW 的平衡式叉车的解决方案。主要特点如下：

　　1. 功耗低。由于只有在转向系统工作时才使用电能，线控转向系统消耗的功率比较低。

　　2. 成本低。线控转向系统通常通过工业标准 CANOpen 数据通讯协议进行通讯。通过该协议，可将牵引驱动器、线控制动（brake-by-wire）、线控换挡（shift-by-wire）、线控节气门（throttle-by-wire）等各种车辆系统轻松集成，以便完美协同工作并通过共同控制线运行，从而降低车辆布线成本和组装成本。

　　3. 设计灵活。由于无需将软管从车轮布置到转向管柱，设计人员得到了很高的设计灵活性，同时降低了重量、节省了成本和空间。

　　4. 软件优势。线控转向系统的一个很大优点是能够通过软件编程来提供特殊功能，从而提高叉车的生产效率和安全性。

　　最具革新能力和技术最先进的叉车厂商正在迅速将线控转向技术集成到他们的新车辆设计中。Hyster R30XM2 和 Crown ESR 4500 都是可为用户提供独特能力的线控转向系统的叉车实例。

　　驾驶员在驾驶Hyster R30XM2 时，只需通过很小的腕部移动使车辆转向，从而降低了疲劳。驾驶员可舒适地在叉铲或车架方向上驾驶叉车。一个可选的有线制导系统可与线控转向系统集成在一起。采用线控转向系统后，无需再提供很长的液压软管，从而节省了成本、重量和空间，凸显线控转向系统的优越性。

　　Crown ESR 4500可提供 360 度转向，驾驶员只需将车轮转向相反方向就能够将移动方向掉转。通过该系统，驾驶员可以选择 180° 和 360° 旋转以便与驾驶条件、经验级别和个人偏好相符合。转向灵敏度随行进速度成正比降低，从而降低持续校正的需要。这些措施以及其他改进的结果是，ESR 4500 与同级别的叉车相比，每小时搬运的货盘数量增加了18%，而能量消耗降低了13%。

三、交流驱动叉车的优势
　　与采用直流驱动系统相比，采用交流驱动系统的叉车的整体性能显著提高，叉车单位时间的生产率更高，操作及维护成本更低，将给用户带来非常显著的效益。其优势主要体现在以下方面：
　　1. 生产效率提高
　　交流电机最高转速比直流电机提高很多，动力更强劲。而且，交流电机可以将获得的再生能量回馈给蓄电池，既延长了电池的使用时间，又可以将这些能量用于提高叉车的整体性能。其结果是叉车在行驶中启动更快，加速/减速性能大大提高，缩短了达到最高速度的时间与行走距离。
　　2. 运行与维护成本降低

　　采用再生制动，降低运行成本

　　再生制动是一种非接触性制动，比传统的制动系统大大简化。不论驾驶者通过踩刹车踏板刹车，还是转换行驶方向刹车，电动机均会处于发电机状态，其电磁转矩将成为制动性质的转矩。这意味着刹车片的磨损降至最低。而机械磨损大大下降，也就减少了叉车维护费用，使运行成本更低。

　　交流电机终生免维护

　　交流电机无需换向接触器（前进、后退换向）、无碳刷和换向器，体积更加轻便小巧，运转速度更快，而且彻底摆脱了定期检测和更换碳刷的麻烦。由此带来的最大好处是：叉车电机几乎终生不需要维护，极大地增强了叉车的可靠性与稳定性。

　　3. 易于编程，控制能力大大增强

　　随着半导体技术的飞速发展，变频调速技术取得了突破性发展，可以实时控制交流电机的运转，使交流电机的控制能力大大增强，获得了同直流电机一样的调速性能。交流驱动采用速度力矩控制，控制的灵敏度提高，从而带来叉车操作效率提高；采用加速踏板释放制动功能（即叉车行走时油门稍一松，再生制动就起作用），前进过程中换向为倒车时可以平稳过渡，提高了叉车的稳定性与可靠性。

　　4. 叉车操作更加舒适

　　交流驱动系统在提高叉车驾驶员操作舒适度方面所起到的作用与众不同。由于交流电机比直流电机小巧轻便，也使得叉车的设计相对更灵活。

　　总之，交流驱动系统和线控转向系统作为叉车领域更新换代的革命性技术，对叉车企业的技术水平、产品销量、市场份额、利润乃至创新形象等都会产生一定的影响，必将得到越来越广泛的应用。毕竟，未来的竞争将更多地体现为技术的较量。谁掌握了新技术，谁就能在未来的市场中赢得更多优势，占领更为有利的位置。


关于丹纳赫传动
　　丹纳赫传动是全球领先的运动控制解决方案提供商，致力于不断帮助全球原始设备制造商（OEM）制造更优质、更高速的机器设备。丹纳赫传动的产品广泛运用于航空、医疗、机器人、半导体、电动车辆和包装等工业部门，能够大幅提高这些技术应用复杂且要求严格的部门的效率和生产率。在过去60多年中，丹纳赫传动的产品创新通过其用户信赖的品牌一直在推动着运动控制行业的不断创新，旗下牌包括 Kollmorgen、Thomson和Dover等多个著名品牌。丹纳赫传动是丹纳赫公司（NYSE 交易代号：DHR）的战略平台之一。了解详情，请