CN102459947A - 具有集成被动阻尼器的电磁致动器 - Google Patents

Abstract

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。

Description

具有集成被动阻尼器的电磁致动器

技术领域

本发明涉及电磁致动器、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。

背景技术

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、围绕轴的均匀单元的铁磁材料。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 ModularPermanent-Magnet Machines Equipped With Quasi-Halbach MagnetizedMagnets-Part I：Magnetic Field Distribution，EMF and Thrust Force”，JiabinWang and David Howe，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.41，No.9，Sept.2005，pp.2470-2478；以及“Tubular Modular Permanent-Magnet MachinesEquipped With Quasi-Halbach Magnetized Magnetic-Part II：ArmatureReaction and Design Optimization”，Jiabin Wang and David Howe，IEEETransactions on Magnetics，Vol.41，No.9，Sept.2005，pp 2479-2489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。两个管具有均匀的截面。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匀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匀的，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。线圈为均匀的且规则地分布，结果，均匀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。

发明内容

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。

本发明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，本发明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。

有效地，本发明的致动器中产生的力线性地取决于控制电流，并且线性地取决于磁铁和铁磁结构的相对速度。与相对速度的线性关系是阻尼电流导体的结果，并且可用作提供控制电流的电路发生失败且丧失能力的情况下的被动安全特征。线性关系便于设计与预定规范一致的致动器。

为了致动器的所有实际目的，导电材料是非磁性的。适当的导电材料例如为铜、铝、不锈钢、银、金等。具有高导电性的导电材料提高了阻尼水平，假设所有其它的设计参数值相对于阻尼的水平是不变的。采用由具有高导电率的非磁性材料制造的阻尼电流导体的优点是，阻尼电流导体实际上不影响来自于控制电流的主动控制。以部件之间相对高的速度，作为铁磁材料中涡流电流的结果，铁磁材料也开始提供某些被动阻尼。以相对低的速度，仅阻尼电流导体提供被动阻尼。

在致动器的一个实施例中，第一多个磁铁的排列和铁磁材料的结构构造为相对于彼此沿着公共轴轴向运动。第一多个磁铁形成平行于公共轴的线性阵列。一个或更多个阻尼电流导体的特定一个设置在具体的平面中，该平面垂直于公共轴且包括控制电流导体的特定一个。特定阻尼电流导体设置在特定电流导体和排列之间。该实施例适合于线性致动器。如所述的，阻尼电流导体的位置保证了靠近磁铁，结果保证了相对高的阻尼力。

在致动器的另一个实施例中，该排列和结构构造为围绕公共轴彼此相对同轴运动。第一多个磁铁形成围绕公共轴的线性阵列。一个或更多个阻尼电流导体和控制电流导体一起形成围绕公共轴的另外的线性阵列。该实施例适合于转动致动器。

本发明还涉及构造为用于有轮子的车辆的悬挂系统，该有轮子的车辆例如为道路车辆或者用于轨道运输的车辆，并且包括如上所述构造的至少一个电磁致动器。

本发明还涉及有轮子的车辆，例如，道路车辆或用于轨道运输的车辆，包括具有如上所述构造的至少一个电磁致动器的悬挂系统。

附图说明

本发明通过示例且参考附图进行更加详细的说明，附图中：

图1是本发明中第一类型致动器的示意图；

图2、3、4是示出本发明中致动器的几个实施例的示意图；

图5是示出本发明的致动器中电磁场图案的示意图；

图6是本发明中的致动器的第二类型的示意图；

图7是具有本发明致动器的主动阻尼系统的模块图。

在全部附图中，类似或对应的特征由相同的参考标号表示。

具体实施方式

图1是本发明的致动器100的总体示意图。致动器100包括第一和第二部件101和103，它们彼此可相对运动。在所示示例中，部件101和103是同轴直线圆柱，沿着与线105一致的它们的公共轴彼此可相对运动。部件101和103之间的间隙的宽度以附图标记107表示。部件101和103通过部件101和103之间的空间中的滑动轴承(未示出)保持彼此适当对齐。永磁铁阵列109、111、113、115和117，设置在部件101和103之一上，在该示例中设在部件101上。该阵列延伸在平行于线105的方向上，即在轴向方向上。部件101和103的另一个，在该示例中为部件103，由铁磁材料制造，并且容纳控制电流导体119、121、123和125。在致动器100的操作使用中，控制电流导体119-125携载控制的驱动电流，以便在洛伦兹力的影响下平行于线105彼此相对地运动部件101和103。控制电流导体119-125定向为使控制电流导体119-125的任何一个中的电流位于基本上垂直于运动方向的平面中。在所示的示例中，磁铁阵列109-117设置在外圆柱101上，并且控制电流导体119-125设置在内圆柱103上。磁铁109-117的每一个的磁化为使部件101和103之间的间隙中具有磁场，其根据沿着线105的位置变化。磁场定向为基本上垂直于相对运动的方向，即磁场基本上为射线状。间隙中磁场的方向具有极性，其从一个磁铁到下一个磁铁交替。致动器100的运行基于用控制电流主动地驱动控制电流导体119-125，其大小和极性取决于控制电流导体119-125相对于磁铁109-117的位置。至此，上述构造在本领域中是已知的。

在本发明的致动器100中，一个或更多个阻尼电流导体提供在携载控制电流导体的部件上，这里为部件103。在图1的示例中，仅示出了单一阻尼电流导体127，以便不影响附图。阻尼电流导体的每一个，例如，导体127，形成导电材料的各闭环，该导电材料与部件103的铁磁材料不同。阻尼电流导体127提供阻尼力，作为部件101和103彼此相对运动的结果。应当注意的是，如果丧失了构造为驱动控制电流导体119-125中电流的控制电路(未示出)，即作为失效的结果，在阻尼作用仍然存在的意义上，阻尼力是被动力。从而，阻尼电流导体127可用作安全措施，例如，在致动器100形成道路车辆的主动控制悬挂系统的一部分的情况下。

控制电流导体119-125中的控制电流导致部件101和103彼此施加力。考虑到实际构造，其中具有规则隔开的磁铁109-117以及规律性地具有控制电流导体119-125。为了控制该力，控制电流的大小和极性控制为根据部件101和103的相对位置变化。控制电流导体119-125中的特定一个中的控制电流可表示为振幅和相位函数的乘积。控制电流的振幅选择为对于所有的控制电流是一致的。每个控制电流的相位函数表示控制电流导体119-125中的携载控制电流的特定一个的位置上的控制电流相对于磁铁109-117的磁场的依赖关系。因此，相位函数决定控制电流导体119-125中的特定一个中控制电流的大小和极性。在这样的实际构造中，部件101和103之间的力“F1”与电流的大小“i”为线性关系：

F₁＝K₁·i，其中因数“K₁”由设计参数决定。

当部件101和103彼此相对运动时，阻尼电流导体127经受变化的磁场。变化的磁场在阻尼电流导体127中感应电压。形成阻尼电流导体127的导电材料具有有限的但是很低的电阻。结果，阻尼电流将流入阻尼电流导体127的回路中。阻尼电流具有极性从而使阻尼电流导体127经受的洛伦兹力与经受的磁场的变化相反，因此提供阻尼力。阻尼力的大小线性地取决于阻尼电流的大小，进而线性地取决于感应的电压。由于感应电压线性地取决于部件101和103的相对速度“v”，阻尼力“F₂”线性地取决于速度“v”：

F₂＝-K₂·v.

从而，部件101和103在本发明的致动器中彼此作用产生的合力“F”可表示为：

F＝K₁·i-K₂·v.

应当注意的是，阻尼力总是呈现在部件101和103彼此相对运动时。因此，被动阻尼也提供在丧失通过控制电流主动控制的情况下，例如，作为提供控制电流到控制电流导体119-125的控制电路的某些故障的结果。

还应当注意的是，在控制电流的大小和相对速度上的线性关系简化了具有预定特定主动力特性和被动阻尼特性的致动器的设计。

部件103的铁磁材料具有自身的有限的电阻率。部件103相对于由磁铁109-117产生的磁场的运动因此在铁磁材料中产生涡流电流，结果，产生被动阻尼力。对于定位应用，该阻尼力是不希望的，并且通过采用铁磁材料的层叠增加了铁磁材料在涡流电流方向上的电阻系数。对于汽车阻尼应用，该阻尼量太小了，并且因此采用一个或更多个附加的被动阻尼电流导体，例如，导体127。阻尼电流导体由高导电率材料制造。在本发明的致动器中，被动阻尼取决于阻尼电流导体而不是部件103的铁磁材料。从而，被动阻尼特性可优化，而不是通过适当调整相对于被动阻尼的设计特征影响主动控制的阻尼操作。一个这样的特征是用于阻尼电流导体的导电材料类型。铜是具有魅力的选择，因为它具有高导电率而没有磁性。适合材料的其它示例前面已经描述。由具有高导电率的非磁性材料制造的阻尼电流导体的优点是阻尼电流导体的存在实际上不影响磁场，如控制电流导体在相对低速下所经受的磁场。在部件101和103之间较高的相对速度下，部件103的铁磁材料也开始提供某些被动阻尼，作为铁磁材料中感应的涡旋电流和磁滞现象的结果。在较低的相对速度下，仅阻尼电流导体提供显著的被动阻尼。

在致动器100的实施例中，阻尼电流导体127是由固态材料制造且安装到部件103的环。在另一个实施例中，阻尼电流导体127通过用适当的、导电性的涂料画出闭环的方式产生。这样的涂料是已知的，例如，在印刷电路板上修复断裂轨迹的工具。

部件101和103可构造为一对嵌套的直线圆柱，作为一对嵌套圆环面的节段等。在嵌套圆环面的情况下，线105是一段圆形，并且部件101和103在曲线通道上彼此相对运动。

如上所述，部件101和103之间具有宽度107的间隔，从而使它们彼此可相对运动。该间隔可填充有空气或者其它气体。

图2、3和4是致动器100的各种实施例200、300和400的示意图。图2-4的每一个给出在由线105和垂直于线105的向量所限定平面中通过致动器的半个截面。仅给出截面的一半，而另一半是镜像。实施例200、300和400的每一个都包括磁铁202和铁磁结构204的线性阵列，具有容放导电的控制导体206、208和210的凹槽，其每一个形成为线圈。凹槽提供齿形形状给结构204，如图2中的齿214、216、218和220所示。为了不影响附图，从图3和4省略了齿的表示。线圈206、208和210形成具有周期性的构造，其匹配由阵列202产生的磁场的周期，如下面所说明的那样。应当注意的是，在图2-4中，线圈206-210在前述的平面中由其半个截面表示。线圈206-210中的加符号和减符号表示垂直于附图平面的驱动电流的相对方向。

阵列202和结构204由空气间隙203分开，从而在附图中的水平方向上彼此可相对运动。例如，结构204的位置相对于外界保持固定，并且阵列202相对于结构204可运动。结构204于是称为定子，并且阵列202称为变送器(translator)。阵列202的每一个磁铁的磁化为使空气间隙203中具有主要磁场，其方向垂直于阵列202和结构204彼此相对运动的方向。磁场在空气间隙203中的主方向具有在阵列202中从一个磁铁到接下来一个磁铁交替的极性。

实施例200、300和400具有类似的结构204，但是在磁铁阵列202构成的方式上不同。在实施例200中，磁铁安装在铁磁载体212上且面对结构204。磁化方向在阵列202的磁铁的每一个中以箭头表示。阵列202的磁铁具有法向磁化，术语“法向”是指磁场相对于运动方向的垂直方向。在实施例300中，阵列202实施为Halbach阵列。如所知，Halbach阵列是永磁铁的特定构造，其在阵列的一侧加强磁场强度，而在阵列的另一侧减小磁场的大小至几乎为零。再者，磁铁中画出的箭头表示每个磁铁的磁化方向。在实施例400中，阵列202具有切线磁化，如箭头所示。

实施例200、300和400中实施的磁阵列202通过示例给出。其它的实施方式也是可行的，只要有主法向(即垂直的)磁场穿过隔开磁阵列202与铁磁结构204的空气间隙203。

实施例200-400也适合于阻尼电流导体222、224、226、228和230。阻尼电流导体222-230的每一个形成导电材料的闭环，该导电材料与结构204的铁磁材料不同，用于提供作为相对运动结果的各阻尼力。优选地，阻尼电流导体222-230由诸如铜的非磁性材料制造，以便不影响控制电流导体206-210所经受的磁场。

被动阻尼的操作参考图5说明，图5示出了磁阵列202和铁磁结构204的构造中的磁力线。磁通量，即磁力线密度，在控制电流导体206和210中远高于电流导体208中。当由具有适当极性的控制电流驱动控制电流导体206和210时，洛伦兹力在切线方向上作用在铁磁结构204上。当铁磁结构204相对于磁铁202运动例如到图中的左侧时，与控制电流导体206最初耦合的磁通量将增加与控制电流导体208的耦合。为了产生连续力的形态，控制电流导体208根据其位置以增加的电流受到驱动，然而，控制电流导体206中的电流根据其位置减小。取决于相对位置的这种电流驱动在文中称为“整流”。应当注意的是，图5示出了三相控制系统。然而，类似的考虑可应用于任何多相控制构造。

洛伦兹力定律指出电流上的力F(矢量)，具有电流密度J(矢量)，并且伴随外源产生的磁场B_ext(矢量)，表示为：F＝∫JxB_extdR，其中量JxB_ext是电流密度J与磁场B_ext的矢量乘积，并且其中该积分在空间区域R上获得，其中J和B_ext二者都是不可忽略的。力F线性地取决于电流密度J的大小。然而，通过控制导体自身的电流产生附加磁场，其与磁铁的磁场结合。该附加磁场通常远弱于磁铁的磁场。然而，对于极端值，该附加磁场变为主导的。铁磁结构204的齿部内的磁场增加，直到铁磁材料饱和。由于饱和，控制电流上的增加不再导致力大小的线性增加。

前面所述的工作原理是本领域熟知的。本发明现在增加无源机构到致动器，以便产生阻尼力。该机构设计为不显著影响取决于控制电流的已知力。

由于铁磁结构204和磁阵列202的相对运动，空气间隙203内以及铁磁结构204内产生磁场。于是，磁场随着时间以及随着相对于结构204的位置变化。考虑铁磁结构内的闭合通道，并且考虑闭合通道形成边界的开口表面。电压“e”和电场E作为由结构204经受的时间变化磁场的结果沿着闭合通道感应。感应的电压e由表达式给出e＝∫E·lds，其中线积分围绕闭合通道取得，并且其中矢量l是与所述通道相切的局部单元矢量。利用麦克斯韦方程，这可重写表示为e＝-δΦ/δt＝∫∫(δB_ext/δt)·ndS，其中标量Φ表示通过表面的磁通量，即垂直于表面的局部单元矢量n和磁场B_ext的标量乘积的表面积分。矢量(δB_ext/δt)可表示为：(δB_ext/δt)＝(δB_ext/δz)(δz/δt)，其中标量δz/δt是铁磁结构204相对于磁阵列202运动的相对速度“v”。从而，感应的电压“e”与相对速度“v”成比例。

由于通道是闭合的，电流与感应电压成比例，并且与结构204的铁磁材料的电阻系数ρ成反比。该电流称为涡流电流，具有电流密度J_e，大小根据J_e＝e/ρ，并且具有方向i_p，其中ρ是闭合通道的材料电阻系数，并且其中矢量i_p是相切通道的局部单元矢量。

进而，该涡流电流与磁阵列202的磁场相互作用，并且施加力F_e，其具有与相对运动方向相反的方向。再者，该力F_e与感应的涡流电流的大小成线性关系，直到结构204的铁磁材料达到饱和。采用上述的表达式，得出：F_e＝∫J_exB_extdR＝(e/ρ)∫i_pxB_extdR＝-Cvi_z，其中C是常数，并且其中i_z是与运动方向相反的单元矢量。从而，力F_e线性地取决于相对速度。负号表示力F_e具有与相对运动相反的方向，因此为阻尼力。

在致动器的实际应用中，结构204的铁磁材料的电阻系数ρ相对很大，因为涡流电流方向上的电阻系数通过采用层叠而增加。这是从结构204的铁磁材料获得的被动阻尼量对于汽车阻尼应用太弱的原因之一。在本发明的致动器中，被动阻尼取决于一个或更多个附加阻尼电流导体222-230而不是结构204的铁磁材料。

为了产生很强的阻尼力，阻尼电流导体222-230由电阻系数很低的材料制造。阻尼电流导体222-230设置在结构204上，其中，作为磁阵列202和结构204相对运动的结果，磁场上的改变很大。此外，为了不影响控制电流导体206-210中电流所控制的力，阻尼电流导体222-230中感应的电流产生的磁场应当基本上不影响在控制电流导体206-210的位置上磁铁阵列202产生的磁场。一个选择是设置低电阻系数材料的阻尼电流导体222-230在齿214、216、218和220之间，因为感应的涡流电流产生的磁场不影响耦合到控制电流导体206-210的磁场。该构造如图5所示。另一个选择是设置形状为管或管子片段、连接到且围绕结构204的阻尼电流导体在空气间隙203内。然而，后一个选择可导致附加磁场，其由作为相对运动的结果在管中感应的电流所产生，致使结构204的铁磁材料饱和。如果达到饱和，力不再线性地取决于控制电流。另一方面，在图5的构造中，阻尼电流导体222-230中感应的涡流电流的附加磁场不是很深地穿入结构204的铁磁材料中。结果，磁阵列202的磁场基本上不影响控制电流导体206-210的位置，并且保持完整的线性关系。

图1-5的示意图示出了具有管状构造的致动器的工作原理，其中力定向为沿着轴105，即轴向定向，以便控制轴向运动。磁铁阵列109-117设计为产生磁场，其在轴向上变化，即沿着轴105，但是为围绕轴105的独立的旋转角。控制电流导体119-125和阻尼电流导体127定向为基本上位于垂直于轴105的平面中，从而，在部件101和103的相对轴向运动时，经受磁场中的最大改变。

图6是示意图，示出了也可应用于管状构造的致动器600的相同工作原理以便控制角运动，即部件101和103围绕轴105的相对旋转运动。在后者的构造中，磁铁109-117的磁场设计为取决于围绕轴105的旋转角，即圆周坐标，并且在轴向运动的预定范围内是独立的轴向坐标。现在，控制电流导体119-123形成环，在部件101和103围绕轴105彼此相对旋转时，与磁铁阵列109-117的磁场的磁力线相互作用。如上所述，以适当变化的控制电流驱动控制电流导体119-123导致施加在圆周方向上的控制力，即部件101和103之间作用的控制扭矩。

致动器600还包括一个或更多个阻尼电流导体，例如，阻尼电流导体127和602。作为部件101和103彼此相对转动的结果，阻尼电流导体127和602提供阻尼力。应当注意的是，例如，作为失效的结果，如果构造为驱动控制电流导体119-123中电流的控制电路(未示出)消失，在仍然存在阻尼作用的意义上，阻尼力是被动力。从而，阻尼电流导体127和602可用作安全措施，例如，在致动器600形成例如道路车辆的主动控制扭矩悬挂系统的情况下。

图7是具有悬挂系统702的道路车辆700的功能模块图，其采用本发明的线性致动器704和706，用于控制车辆700的每个轮子708和710的各阻尼。致动器704和706被模仿为例如上面所讨论的致动器100。悬挂系统702除了致动器704和706外包括传感器712和714以感应车轮708和710相对于车辆700静止的加速度。传感器712和714给控制器716提供表示加速度的传感器信号。传感器712和714可安装在车辆700的底盘上，或者在致动器704和706的运动部件上。控制器716可操作为响应于传感器信号产生控制信号，以主动控制致动器704和706。在所用的示例中，控制信号由提供到控制电流导体的电流表示，例如，致动器704和706的控制电流导体119-125。

车轮708和710的加速度是作用在车轮708和710上的力的结果。这些力是道路表面的反作用力，作为例如拐弯、刹车、加速、道路表面上的不规则等的结果。该力通过悬挂系统702传递到车辆700的其余部分(未示出)，例如，驾驶员的车厢、底盘或单体横造结构(monocoque construction)以及到其它车轮。通过阻尼控制这些力能够给驾驶员或乘客提供高水平的舒适感，以减少车辆700的磨损，并且也提供驾驶员以在车辆700上更好的控制。

控制器716根据预定的转换程序转换传感器信号为控制信号。例如，转换程序出厂预装在控制器716中，并且例如对舒适或车辆操作进行优化。多种这样的转换程序可预装在控制器716中，并且让使用者通过适当的使用者接口在车辆700的控制板(未示出)进行选择。

现在，如果传感器信号的通道或者控制信号的通道或者控制器716发生失效，则丧失主动的阻尼控制。因此，悬挂系统702采用一个或更多个阻尼电流导体在致动器704和706中，例如，在导体127或导体222-230中，作为预防性的安全措施。如上所述，阻尼电流导体提供被动阻尼机构，其不依赖于任何外部主动控制器。

Claims (5)

1.一种电磁致动器(100；200；300；400；600)，包括：

第一多个磁铁(109、111、113、115、117；202)的排列，用于在相邻于该排列的区域中产生磁场；以及

铁磁材料的结构(103；204)，至少部分地容纳在该磁场内，并且自身容纳第二多个控制电流导体(119、121、123、125；206、208、210)；

其中：

-该排列和该结构构造为用于在该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；

-该排列和该结构由间隙(203)空间分开；

-该间隙中的该磁场定向为基本上垂直于相对运动的方向；并且

-该结构容纳一个或更多个阻尼电流导体(127；222、224、226、228、230；602)，其每一个形成导电材料的各自的闭环，该导电材料与该铁磁材料不同，用于提供由该相对运动感应的各阻尼力。

2.根据权利要求1所述的致动器(100)，其中：

-该排列和该结构构造为沿着公共轴(105)彼此相对地同轴运动；

-该第一多个磁铁形成平行于该公共轴的线性阵列；

-一个或更多个阻尼电流导体(222、224、226、228、230)的特定一个设置在特定的平面中，垂直于该公共轴且包括该控制电流导体的特定一个；以及

-该特定阻尼电流导体设置在该特定电流导体和该排列之间。

3.根据权利要求1所述的致动器(600)，其中：

-该排列和该结构构造为围绕公共轴彼此相对地同轴运动；

-该第一多个磁铁形成围绕该公共轴的线性阵列；并且

-该一个或更多个阻尼电流导体和该控制电流导体一起形成围绕该公共轴的另外的线性阵列。

4.一种悬挂系统(702)，构造为用于有轮子的车辆(700)，并且包括权利要求1、2或3所述的至少一个电磁致动器。

5.一种有轮子的车辆(700)，包括悬挂系统(702)，该悬挂系统(702)具有权利要求1、2或3所述的至少一个电磁致动器。

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