CN106953486B - 用于转向驱动装置的电机以及转向驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作为用于机动车（1）的调节发送器的电驱动装置（3）、尤其是一种转向驱动装置，带有电子整流的电机（10），所述电子整流电机包括：‑至少一个第一分相系统（31），带有在定子系统处的下述定子线圈（13）：该定子线圈连接在多边形电路中；‑至少一个第二分相系统（32），带有在定子系统处的下述定子线圈（13）：该定子线圈连接在星形电路中；其中，所述至少一个第一和所述至少一个第二分相系统（31、32）以0°电角度位置的偏移布置在所述电机（10）的定子处。

Description

用于转向驱动装置的电机以及转向驱动系统

技术领域

本发明涉及转向驱动装置、尤其是用于转向系统的转向辅助驱动装置（Lenkunterstützungsantriebe）和伺服转向驱动装置（Servolenkantriebe），尤其是用于提高可靠性（Ausfallsicherheit）和容错性（Fehlertoleranz）的措施。

背景技术

转向驱动装置能够应用在转向系统中，一方面所述转向驱动装置适用于转向辅助，另一方面所述转向驱动装置适合作为伺服转向装置（Servolenkung）用于自动的转向过程。在转向辅助驱动装置的情况下，在转向运动时，所述转向驱动装置尤其是根据车辆的速度通过施加辅助力或者辅助力矩来辅助驾驶员。在此，根据所施加的驾驶员手部力矩来对于所述转向驱动装置进行操控，以提供辅助力矩。

这样的转向驱动装置具有永磁激励的同步电机（permanentmagneterregtenSynchronmaschinen）形式的电机，该电机一般设计为多相位的。

所述同步电机一般设计成三相位的或者具有对应于三的多倍的相数，因为普遍的桥式逆变器设计成三相位系统。相应地有利的是，所述同步电机的拓扑结构（Topologie）关于定子齿的数量和转子极的数量具有确定的配置（Konfiguration）。在此，所述定子齿的数量和所述转子极的数量如此匹配，使得利用邻近所述由逆变器提供的相位（Phasenlage）的相位股线（Phasenstränge）能够实现120°电相位的相位偏移。在此，单个的定子线圈能够以不同方式进行连接或者说布线（verschalten），例如并联或者串联在星形电路或者多边形电路中。

发明内容

本发明的任务是，提供一种具有提高了的容错性和可靠性的转向驱动装置。

这个任务通过根据权利要求1所述的转向驱动装置以及通过根据并列的权利要求所述的转向系统予以解决。

进一步的实施方式在从属权利要求中给出。

根据第一方面，提出了作为用于机动车的调节发送器（Stellgeber）的电驱动装置、尤其是转向驱动装置，带有电子整流的电机，该电机包括：

-至少一个第一分相系统，带有在定子系统（Statoranordnung）处的下述定子线圈：该定子线圈连接在多边形电路中；

-至少一个第二分相系统，带有在定子系统处的下述定子线圈：该定子线圈连接在星形电路中；

其中，所述至少一个第一和所述至少一个第二分相系统以0°电角度位置的偏移（Versatz）布置在所述电机的定子处。

根据另一方面，设置了带有上述的电驱动装置的驱动系统，其中，所述至少一个第一和所述至少一个第二分相系统与用于操控所述定子线圈的不同的功率部件（Leistungsteil）相连接，它们通过用于提供电能的分开的供电网络（Versorgungsnetz）相连接。

为了提高所述可靠性，所述转向驱动装置配设有分开的相绕组（Phasenwicklung），从而构成多个分相系统，所述多个分相系统能够组合在不同的电路连接（Verschaltung）中。尤其是将所述分相系统如此布置，使得在它们之间存在关于0°电转子位置的相位偏移。借此，得以将带有数量为n的、具有m个相位的分相系统的电机的结构与带有k（=n×m）个相位（它们设置不等于0的角度偏移）的电机相区分开，因为存在下述可能性：n×m-相位系统总是减少至m相位系统，这对于纯m-相位系统来说是不可能的。

通过将带有不同电路连接的多个分相系统的电机进行冗余的设计，能够提高整个系统的所述容错性和所述可靠性。尤其有利的是，分开地对于所述电机的所述分相系统进行操控，并且分开地供给电能。

对于由两个不同的供电电源给所述电驱动装置供电的驱动系统的情况-它们例如能够通过机动车的多个车载电网（Bordnetz）或者说供电网络（Versorgungsnetz）相连接-，为了匹配于所述车载电网的不同的供电电压（Versorgungsspannung）而能够设置所述分相系统的不同的电路连接。为此而设置的是，将所述分相系统中的至少一个分相系统连接为星形电路，将所述分相系统中的另一个分相系统连接为多边形电路。

此外，所述至少一个第一和所述至少一个第二分相系统的所述定子线圈分别能够围绕着恰恰一个定子齿（Statorzahn）进行缠绕。

根据一种实施方式，所述分相系统能够具有为三或者大于三的相数。

尤其是，所述至少一个第一和所述至少一个第二分相系统能够具有不同的相数。

此外，所述分相系统中的至少一个分相系统的每个相位都能够与多个定子线圈的并联电路和/或串联电路相连接。

能够设置的是，所述至少一个第一分相系统的所述定子线圈具有一种带有比所述至少一个第二分相系统的所述定子线圈小的横截面的绕组线。

此外，在所述驱动系统中，配属于所述至少一个第一分相系统的供电网络具有一种比配属于所述至少一个第二分相系统的供电网络高的供电电压。

附图说明

接下来，根据附图进一步阐述实施方式。附图示出：

图1：带有两套用于给转向驱动装置供电的车载电网的机动车的示意性视图；

图2：用于转向驱动装置的电机的示意性视图；和

图3：图2中的电机的等效电路图。

具体实施方式

图1示出了一种带有转向系统2（驱动系统）的机动车1，该转向系统具有转向轴21，该转向轴与转向驱动装置3相耦接。所述转向驱动装置3能够通过所述转向系统2用于转向辅助，或者用于完全自动的转向操作（Lenken）。在进行转向辅助时，所述转向驱动装置3尤其是根据车辆的速度在驾驶员进行转向运动时对其进行辅助。为此，控制装置4对于相应的传感器进行评估，并且根据车辆速度和所施加的转向力矩（Lenkmoment）来对于所述转向驱动装置3进行操控，该转向驱动装置3在驾驶员进行转向运动时通过相同方向的力矩来辅助该驾驶员。替代的方案是，所述转向驱动装置3也能够设置为一种伺服转向装置的部件，用以实施一种自动的转向运动。

所述转向驱动装置3能够构造为永磁激励的同步电机，并且具有至少两个分开的分相系统31、32，所述两个分开的分相系统通过分开的功率部件51、52进行操控。所述功率部件51、52能够以公知的方式每相位具有H-桥电路或者逆变器电路（Inverterschlatung），以便将由所述控制装置4预先给出的整流方案（Kommutierungsschema）转换成用于所涉及的分相系统31、32的相位通电（Phasenbestrommung）。

所述功率部件51、52中的每个功率部件都与作为用于电能的供应网络的、分开的车载电网61、62相耦接。所述相互隔离的车载电网61、62供给了来自于相应的分开的电能量存储器71、72、例如车载电池（Bordbatterien）的电能。所述车载电网61、62能够设计用于多种电压、例如12伏和48伏。

为了能够利用不同的供电电压来运行所述转向驱动装置3，该转向驱动装置具有至少两个相互独立的分相系统31、32。所述分相系统31、32分别以定子部分绕组（Statorteilwicklung）进行构造。所述定子部分绕组中的每个定子部分绕组具有定子线圈13，该定子线圈13与相应其它的定子部分绕组的定子线圈13进行电流隔离。

在图2中示例性地示出了穿过作为用于转向驱动装置的示例的永磁激励的同步电机10的横截面。那里示出的电机具有十二个在定子系统处的定子齿11和八个转子极12，其中，所述定子齿11分别被定子线圈13所缠绕，从而构造出了一种单齿绕组（Einzelzahnwicklung）。所述单个的定子线圈13以用于所述单个定子齿11的Z1至Z12进行标记。

能够设置的是，将所述定子线圈13划分成多组、在此是两组，所述两组定子线圈分别分配给一分相系统31、32。所述分相系统包括分别分配的定子线圈、该定子线圈在所述电机的所述定子系统处的布局以及该定子线圈的电路布线，以便提供用于通过所述功率部件61、62来对于所述相位操控机构（Phasenansteuerung）进行安置的相位接头（Phasenanschluss）。所述第一分相系统31是三相的，并且具有相位操控机构（Phasenströme（相位流））U1、V1、W1；所述第二分相系统32同样也是三相的，并且具有相位操控机构U2、V2、W2。尤其是所述第一定子部分系统31的所述定子线圈13能够连接在三角形电路中，或者当相位超过三个时，连接成多边形电路（Polygonschaltung），而所述第二分相系统32的所述定子线圈13连接在星形电路中。

在多边形电路中，所述定子线圈13的接头（Anschluss）环形地相互连接，其中，在每两个定子线圈13的接头之间的所述连接示出了一种相位接头（Phasenanschluss）。在星形电路中，所述定子线圈分别以其接头中的一个接头通过星形汇接点（Sternpunkt）相互电连接，而所述定子线圈的每个其它的接头示出了所述相位接头。

所述电路连接能够在一种分相系统31、32的分配给了一相位的所述定子线圈13的串联电路和/或并联电路中实施，当然也能够在分相系统31、32的内部设置多个带有分开的星形汇接点的、相互隔绝的星形电路和多个相互隔绝的多边形电路。尤其是对于所示出的实施例来说能够如下进行分配：相位U1=Z1、Z4，相位V1=Z2、Z5，相位W1=Z3、Z6和相位U2=Z7、Z10，相位V2=Z8、Z11和相位W2=Z9、Z12。

所述分别分配给相位的定子线圈13能够如上所述地并联或者串联地连接。替代方案是，分配给所述分相系统31、32中的一个分相系统的相位的定子线圈13能够分开地连接在星形电路或者多边形电路中。在图3中示意性地示出了所述相位线圈13的可能的电路连接。

两个分相系统31、32如此布置，使得它们具有0°电相位（elektrischePhasenlage）的相位偏移。所述第一分相系统31能够分配给所述第一车载电网61，其中，所述第一车载电网61承载着较高的供电电压、例如48伏。所述第二分相系统32能够分配给所述第二车载电网62，其中，所述第二车载电网62承载着低的供电电压、例如12伏。

尤其是，与所述第一分相系统31的所述定子线圈13相比，所述第二分相系统32的所述定子线圈13能够构造为具有较小的匝数（Windungszahl）和较大的绕组线（Wicklungsdraht）横截面。尤其是，所述第一分相系统31能够连接在三角形电路或者多边形电路中，而所述第二分相系统32的所述定子线圈13连接在星形电路中。

Claims (9)

1.作为用于机动车（1）的调节发送器的电驱动装置（3），带有电子整流的电机（10），所述电子整流的电机包括：

-至少一个第一分相系统（31），带有在定子系统处的第一定子线圈：该第一定子线圈连接在多边形电路中；

-至少一个第二分相系统（32），带有在定子系统处的第二定子线圈：该第二定子线圈连接在星形电路中；

其中，所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）以0°电角度位置的偏移布置在所述电机（10）的定子处，

其中，将由数量为n的所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）所组成的、具有m个相位的电机的结构与带有k=n×m个设置了不等于0的角度偏移的相位的电机相区分开。

2.根据权利要求1所述的电驱动装置（3），其中，所述至少一个第一分相系统（31）的第一定子线圈和所述至少一个第二分相系统（32）的第二定子线圈分别围绕着仅仅一个定子齿（11）进行缠绕。

3.根据权利要求1或2所述的电驱动装置（3），其中，所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）具有三个或者多于三个的相数。

4.根据权利要求3所述的电驱动装置（3），其中，所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）具有不同的相数。

5.根据权利要求1或2所述的电驱动装置（3），其中，所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）中的至少一个分相系统的每个相位都与多个定子线圈的并联电路和/或串联电路相连接。

6.根据权利要求1或2所述的电驱动装置（3），其中，所述至少一个第一分相系统（31）的所述第一定子线圈具有一种带有比所述至少一个第二分相系统（32）的所述第二定子线圈小的横截面的绕组线。

7.带有根据权利要求1至6中任一项所述的电驱动装置（3）的驱动系统，其中，所述至少一个第一分相系统（31）和所述至少一个第二分相系统（32）与用于操控所述第一定子线圈和第二定子线圈的不同的功率部件（51、52）相连接，它们通过用于提供电能的分开的供电网络（61、62）相连接。

8.根据权利要求7所述的驱动系统，其中，配属于所述至少一个第一分相系统（31）的供电网络（61）具有比配属于所述至少一个第二分相系统（32）的供电网络（62）高的供电电压。

9.根据权利要求8所述的驱动系统，其中，配属于所述至少一个第一分相系统（31）的供电网络（61）与第一电能量存储器（71）相连接；并且配属于所述至少一个第二分相系统（32）的供电网络（62）与第二电能量存储器（72）相连接。

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