电磁致动器(100)包括磁铁(109、111、113、115、11)和容纳控制导体(118、121、123、125)的铁磁结构(103)。该磁铁和结构可在控制导体中控制电流的控制下彼此相对运动。磁铁和铁磁结构之间的间隙(107)中的磁场导向为垂直于相对运动的方向。结构(103)容纳形成导电材料闭环的阻尼导体(127)，该导电材料与铁磁材料不同。阻尼导体(127)提供由相对运动感应的阻尼力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁致动器、具有至少一个这样电磁致动器的悬挂系统以及包括具有至少一个这样电磁致动器的悬挂系统的车辆。
技术介绍
线性致动器通过沿着目标横过的通道的方向施加力到目标使目标沿着线性通道运动，例如，前后运动。在电磁致动器中，力通过磁场和导体中的主动控制电流之间的相互作用产生。导体安装在一件铁磁材料上，其相对于产生磁场的磁铁可相对运动。目标连接或机械耦合到该件铁磁材料或磁铁。铁磁材料用于集中磁场的磁通量， 从而提高导体位置上的磁场强度。如所知，磁场中的运动的电荷经受力，称为洛伦兹力。在致动器中，洛伦兹力作用在导体上。牛顿第三定律的作用-反作用原理规定反作用力作用在磁铁上。致动器中的磁铁和导体可彼此相对运动，作为其结果作用力导致相对运动。作为导体经受的磁场可典型地取决于导体对磁铁的相对位置。磁场矢量的方向甚至可改变其极性。从而，电流可能需要根据导体性对于磁铁的位置主动控制。日本专利申请公开2005106242公开了具有阻尼力的电磁致动器，该阻尼力是第一力和第二力的结合，第一力的大小和方向取决于线圈中的控制电流，第二力通过被动诱导涡流电流引起。阻尼力的大小和方向取决于已知致动器的两个部件的相对速度。在电力故障的情况下，第二力仍然存在，并且用作支持。该致动器使用在轨道车中，并且位于牵引车和乘客车厢之间。更具体地讲，已知的致动器包括圆柱轴，其外表面上携载多个磁铁。该轴在定子铁芯中可前后运动。定子铁芯包括一堆环形形状、围绕轴的均勻单元的铁磁材料。每个单元的外形截面留下环形的凹槽，设在定子铁芯面对轴的内壁中的相邻堆叠单元之间。该凹槽容纳线圈。磁铁为环形形状的磁铁，以适当的间隔设置在轴的周围，或者作为选择，瓦片状的磁铁设置成环形或螺旋形。磁铁沿着轴的空间分布反应了定子铁芯中相邻线圈之间的规则距离。传感器提供表示轴相对于定子铁芯位置的传感器信号。从该传感器信号可得出轴相对于定子铁芯的相对速度和相对加速度。然后，该信息用于通过提供到线圈的驱动电流主动提供阻尼。被动阻尼来自于由运动轴上的磁铁产生在定子铁芯材料中的涡流电流。阻尼力可通过选择具有适当量电阻系数用于定子铁芯的铁磁材料调整。此外，径向窄槽提供在定子铁芯的单元中，其作用为限制涡流电流，以便进一步调整阻尼力。另一个已知类型的电磁致动器的分析描述在例如“Tubular Modular Permanent-Magnet Machines Equipped With Quasi-Halbach Magnetized Magnets-Part I :Magnetic Field Distribution, EMF and Thrust Force，，，Jiabin Wang and David Howe, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 9, Sept. 2005, pp.2470-2478 ； VX 及"Tubular Modular Permanent-Magnet Machines Equipped With Quasi-Halbach Magnetized Magnetic-Part II Armature Reaction and Design Optimization，，，Jiabin Wang and David Howe, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 9, Sept.2005, pp2479-2489 中。该已知类型的致动器具有外管，该外管具有线性阵列的环形磁铁，并且具有铁磁材料的内管，用于容纳线性阵列的线圈。外管围绕内管至少其长度的一部分，并且两个管同轴设置。两个管具有均勻的截面。线圈定向为基本上与管同轴。间隙，例如，空气间隙，空间地彼此分开内管和外管。磁铁的线性阵列构造为在主要垂直于管公共轴的间隙中产生磁场。磁场方向的极性取决于相对于磁铁阵列的位置。磁铁阵列例如通过圆柱的Halbach阵列实施。内管保持静止，并且外管相对于外管轴向可运动。用适当极性的电流选择性驱动线圈导致外管运动，作为磁阵列上力的结果，该力是线圈上洛伦兹力的反作用。线圈沿着内管的空间分布以及磁铁沿着外管的空间分布一起决定被驱动的线圈，以便在预定的方向上运动外管。假设空间中的磁场具有交替极性的规则图案的区域。进一步假设线圈是均勻的且具有沿着内管的规则的空间分布。于是，为了控制外管的运动，不同的子集线圈可以不同的电流驱动。这样的驱动系统称为多相位系统。电流在每个子集中是均勻的，但是具有取决于管的相对轴向位置的大小和极性。由于施加到驱动线圈的力是洛伦兹力，力的大小与线圈中电流的大小成比例。线圈为均勻的且规则地分布，结果，均勻驱动线圈子集的合力仍然与电流的大小成比例。内管保持静止，从而，磁铁的阵列上的反作用力具有相同的大小， 但是具有与洛伦兹力相反的方向。流过线圈的电流在其自身上产生附加磁场。于是，总磁场是磁铁的磁场和该附加磁场的合成。附加磁场的大小通常远低于磁铁磁场的大小。然而，对于极端的电流值，附加磁场的大小可能变为基本的。铁磁材料中磁场的大小显著增加，直到铁磁材料达到饱和。作为饱和的结果，驱动电流的增加于是导致力的大小充分低于比例地增加。如日本专利申请公开2005206242所指出，磁致动器可用作主动控制阻尼系统中的元件，作为车辆悬挂的一部分。在主动悬挂系统中，车辆的条件电子地监控。来自车轮传感器(表示悬挂范围)、舵轮和加速度传感器的信息用于计算最佳的硬度。于是，产生控制信号，其决定磁致动器中的电流，结果，控制了车辆悬挂中的运动速度，即压缩-回弹率，实际上是实时的。因此，车辆的运动直接控制，并且改善其平稳特性。仅设在主动控制上的悬挂系统的问题是，如果系统故障，例如，作为控制电路中的电故障或者松动的连接器或者断线的结果，没有适当的阻尼可提供。因此，优选存在附加的被动阻尼机构。
技术实现思路
可在原理上应用日本专利申请公开2005106242的教导，以便在如上所述的 Jiabin Wang和David Howe的出版物中所讨论类型的电磁致动器中实施阻尼机构。就是说，为了依赖于被动阻尼，携载线圈的管状结构可由堆叠的单元制造，每个单元由具有适当铁磁特性以及适当电阻系数特性的材料制造。径向窄槽可提供在单元中，并且截面形状设计为使得致动器根据涡流电流的产生提供所希望的被动阻尼性能。然而，该方法将决定那些也影响主动阻尼性能的致动器的设计参数，因此大部分以折中方案结束。本专利技术的一个目标是提供电磁致动器的可选设计，以实现比日本专利申请公开 2005106242中公开的方案更加理想的方案。为了这些和其它原因，本专利技术人提出的电磁致动器包括第一多个磁铁的排列，用于在相邻于该排列的区域中产生磁场。致动器还具有铁磁材料的结构。该结构至少部分地容纳在磁场内。该结构自身容纳第二多个控制电流导体。该排列和结构构造为在第二多个控制电流导体的每一个中的各控制电流的控制下彼此相对运动。该排列和结构由间隙空间分开。该间隙中的磁场定向为基本上垂直于该排列和结构相对运动的方向。该结构容纳一个或更多个阻尼电流导体，其每一个形成导电材料的相应的闭环，该导电材料与铁磁材料不同，用于提供相对运动感应的各阻尼力。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：BLJ吉森，JJH鲍里德斯，EA洛莫诺瓦，L恩西卡，BG范利厄文，
申请(专利权)人：SKF私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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