CN107710568A - 具有可变电机常数的电机、具有电机的执行装置和用于改变电机的电机常数的方法 - Google Patents

具有可变电机常数的电机、具有电机的执行装置和用于改变电机的电机常数的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电机(2)，所述电机(2)具有定子(3)和能转动地支承在所述定子(3)中的转子(4)，其中，螺杆(12)通过所述电机(2)引导，并且设置至少一个能被引入到所述电机(2)中的导磁组件(8)，其中，将所述导磁组件(8)能线性移动地安置在所述螺杆(12)上，以便通过将所述导磁组件(8)移动至所述电机(2)中而改变电机(1)的电机常数。

Description

具有可变电机常数的电机、具有电机的执行装置和用于改变 电机的电机常数的方法
技术领域
本发明涉及具有可变电机常数的电机。本发明还涉及具有所述电机的执行装置。此外，本发明涉及用于改变电机的电机常数的方法。
背景技术
与汽车相关的和在汽车中的大量的电气机械作用机构由电动机控制。此外，电动机还能应用于大量其它的电机和技术领域。
电机常数还被称作电压常数或转矩常数，主要表征电机的机电性能。通常，电机常数是与机器相关的固定的量，该量仅能在所谓的弱磁操作中被改变。但是，在弱磁操作中只能减小电机常数。
根据电机常数的大小，电机能够产生更高的最大转速或更大的最大转矩。
电机的转矩基本上取决于其被设定的工作点，也就是说，转矩是关于转速的函数。在电机中，转速和转矩之间的关系通过所谓的电机常数(转矩常数)描述，并且通常是具有斜率的直线。
较大的电机常数使得在最大转速较低的同时，最大转矩较高。例如，在电气中央分离器中，电机常数能够是0.065Nm/A。较小的电机常数使得最大转矩更小，而最大转速更大。例如，在静液压式离合器执行装置中，电机常数能够是0.027Nm/A。
目前已经有通过机械式的调整机制来改变电机常数的手段：“Classification offield-weakening Solutions and novel PM machine with adjustable excitation"byH.Woehl-Bruhn,IEEE Paper,XIX International Conference on Electrical Machines-ICEM 2010,Rom”(“弱磁解决方案和具有可调节激励的新型永磁电机的分类”)。根据对电机现有的可转动磁体调整，能够使得电机常数加强或减弱。所述方法的缺点在于，电机常数不能够在运行中改变。
由于给定的机器拓扑结构，电机常数通常是固定的，并且仅能借助于控制工程方法来改变。在许多情况下，使电机常数适应不同的负载状态是有利的。这说明，存在在需要较高转速的循环内的运行点，并且存在需要高转矩的运行点。
通常，在两个用于电动机设计的运行点之间作出妥协，以便能够用于两个工作点。在这种情况下，必须解决转矩太低和动力不足之间的的矛盾。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，优化电机的设计，使得电机必须既有较高转速又有较高转矩，而不需要改变上述总体条件，例如供电、电流限制或简单的调节过程。
根据本发明，该技术问题特别通过电机解决，所述电机具有定子和能转动地支承在定子中的转子，其中，螺杆通过所述电机引导，并且设置至少一个能被引入到所述电机中的导磁组件，其中，将导磁组件能线性移动地安置在螺杆上，以便通过将导磁组件移动至电机中而改变电机的电机常数。
通过设置电机能够改变电机的电机常数。为此，将导磁组件移动到电机中。通过电机的旋转运动使得电机常数改变，这使得产生与待驱动的负载相关的优化的机器特性。
优选地，导磁组件能够再次被移出电机。在这种情况下，能够再次实现电机的电机常数的变化。
优选地，电机是在电力工程中应用的机器并且呈能量转换器的形式。优选地，电机为机电能量转换器或永磁同步电机。
优选地，移动被理解为位移。优选地，移动是线性地进行的，也就是说，在螺杆的轴向的纵向方向上。特别优选地，导磁组件能移动，能插入，能引入或能导入到电机中。
优选地，电机的旋转运动使得电机的电机常数改变。根据待驱动的负载产生优化的机器特性。
将导磁组件在电机中插入得越多，电机常数就越大。在将导磁组件完全插入到电机中的情况下，能够实现较低的最大转速情况下的较大的最大转矩。
如果导磁组件未被插入电机，则电机常数较小。在此，期望得到较大的最大转速情况下的较小的最大转矩。
在根据本发明的实施方式中布置导磁组件，使得该导磁组件由于螺杆相对于电机的转动而移动。
因此，导磁组件能够以这种方式向电机的方向移动。
在根据本发明的另外的实施方式中，导磁组件借助于至少一个机械联接器能移动地被安置在螺杆上。
由于螺杆的旋转运动，导磁组件通过简单的方式线性地在螺杆上移动。
在根据本发明的实施方式中，将螺杆螺母能线性移动地安置在螺杆上。
优选地布置螺杆螺母，使得由于螺杆的线性移动而产生螺杆的转动。由于螺杆螺母线性移动，导磁组件能够在电机的方向上移位。优选地，将螺杆螺母设计为行星滚柱丝杆。
在根据本发明的另外的实施方式中，导磁组件具有圆柱形的主体，该主体
-沿着转子的内表面能位移，和/或
-沿着定子的外表面能位移。
因此，电机的电机常数的改变能够以简单的方式实现。导磁组件能够这样的方式位移到电机中，其中，电机的旋转运动使得电机常数改变，这使得产生与待驱动的负载相关的优化的机器特性。
优选地，导磁组件能够被引入到转子和螺杆之间。优选地，导磁组件在定子的外表面上能滑动。特别优选地，导磁组件能够被引入到电机的壳体壁与定子之间。
优选地，导磁组件是套筒或者磁通接地片(Flussrückschlussblech)。
在根据本发明的另外的实施方式中，电机具有飞轮，以便在螺杆转动时保持电机的位置。
因此，能够与导磁组件的相对运动无关地将电机定位。
此外，根据本发明的技术问题特别通过具有电机的执行装置解决，所述电机如上所述。
在根据本发明的的实施方式中，执行装置是离合器执行装置、静液压式的离合器执行装置或电气中央分离器。
大量不同的执行机构通过这种方式能够实现电机常数的改变。
此外，根据本发明所要解决的技术问题特别地通过用于改变电机的电机常数的方法来解决，其中，所述电机包括定子、在定子中能转动地支承的转子，其中，螺杆通过所述电机引导，并且设置至少一个能被引入到所述电机的导磁组件，其中，所述导磁组件被线性能移动地安置在所述螺杆上，包括以下步骤：
-由于螺杆在电机运行期间的转动而使导磁组件线性移动到电机中。
优选地，该方法还包括以下步骤：
-由于螺杆在电机运行期间的转动而使导磁组件线性地移出电机。
优选地，该方法还包括以下步骤，以实现螺杆的转动：
-将能移动地安置在螺杆上的螺杆螺母线性移动，并且
-由于螺杆螺母的移动使得螺杆转动。
附图说明
在此将通过附图阐述本发明。附图是：
图1是电机的横截面，
图2是根据本发明的第一电机的示意图，
图3是图2的截面A-A，
图4是根据本发明的第二电机的示意图，
图5是图4的截面B-B，
图6是具有图2的电机的根据本发明的执行装置的示意图，
图7a是由图2所示的导磁片处于第一位置的示意图，
图7b是图7a的转速-转矩特性曲线，
图7c是图7a的操纵行程-操纵力特性曲线，
图8a是处于第二位置的导磁片的另外的示意图，
图8b是图8a的转速-转矩特性曲线，
图8c是图8a的操纵行程-操纵力特性曲线，
图9a是处于第三位置的导磁片的另外的示意图，
图9b是图9a的转速-转矩特性曲线，
图9c是图9a的操纵行程-操纵力特性曲线。
具体实施方式
图1示出了电机的横截面。
电机2被设计为径向构造的永磁式励磁电机。电机2具有定子3和在定子3中能转动地支承的转子4，设计转子4在方向D上能转动。线圈5被径向地设置在定子3上。永磁体6被径向地设置在转子4上。
在电机2中，在转子4上设置简单的接地片7。接地片7被设计得很窄，导致电机2内部的较高的漏磁通。由此降低了电机常数。
较低的电机常数导致较小的最大转矩和较高的最大转速。
图2示出了根据本发明的第一电机的示意图。
电机2具有由电机2引导的螺杆12。此外，设置能引入到电机2中的导磁组件8。将导磁组件8借助于机械式联接器11在轴向方向上线性地能移动地安置在螺杆12上。导磁组件8具有圆柱形的主体，并且被设计成套筒形式的附加的接地片。此外设置螺杆螺母13，该螺杆螺母13同样能够在轴向方向上线性能移动地被安置在螺杆12上。优选地，螺杆螺母被设计为行星滚柱丝杆。
由于螺杆螺母13的线性移动，导磁组件8在电机2的方向上能够位移。导磁组件8被部分地引入到电机2中。在这种情况下，导磁组件8沿着转子4的内表面9被引入到电机2中。对此，螺杆螺母13在螺杆12上以纸面为准向右移动。
由此，电机2的电机常数能够以简单的方式变化。
图3示出了图2的截面A-A。
电机2被设计为径向构造的永磁励磁电动机。电机2具有定子3和在定子3中能转动地支承的转子4，设计转子4在方向D上能转动。线圈5被径向地设置在定子3上。磁体6被径向地设置在转子4上。在电机2中，在转子4上设置简单的接地片7。
与图1不同的是，设置能引入到电机2中的导磁组件8，其中，将所述导磁组件线性能移动地安置在螺杆上，以便由于导磁组件移动而改变电机的电机常数。
在这种情况下，将导磁组件8沿着转子4的内表面能位移地安置。
通过设置具有导磁组件的电机提供了实现改变电机的电机常数第一种可能性。
在这种情况下，将导磁组件移动到电机中，其中，电机的旋转运动使得电机常数改变，这使得产生与待驱动的负载相关的优化的机器特性。
图4示出了根据本发明的第二电机的示意图。
电机2具有由电机2引导的螺杆12。此外，设置能引入到电机2中的导磁组件8。导磁组件8借助于联接器11在螺杆12上沿轴向可线性移位地设置。导磁组件8具有圆柱形的主体，并且被设计成套筒形式的附加的接地片。此外设置螺杆螺母13同样能够在轴向方向上线性能移动地被安置在螺杆12上。优选地，螺杆螺母被设计为行星滚柱丝杆。
由于螺杆螺母13的线性移动，导磁组件8在电机2的方向上能够位移。导磁组件8被部分地引入到电机2中。与图2不同的是，导磁组件8沿着定子3的外表面被引入到电机2中。对此，螺杆螺母13在螺杆12上以纸面为准向右移动。
因此，提出以简单的方式改变电机的电机常数的变型方案。
图5示出了图4的截面B-B。
与图3不同的是，导磁组件8不沿着定子3的内表面引入，而是沿着转子4的外表面10引入。
通过设置具有导磁组件的电机提供了实现改变电机的电机常数第二种可能性。能够通过同时将导磁元件同时装入转子内和定子周围增强这种效应。
图6示出具有图2的电机的根据本发明的执行装置的示意图。
执行装置1被设计为静液压离合器执行装置。执行装置1具有图2的电机2。电机2具有电子器件14和线性传感器15。
线性传感器15通过操作电子器件14而被驱动。为此，通过车载电气网络16供电。设置线性传感器15以检测螺杆螺母13的线性移动。螺杆螺母13的线性移动使得导磁组件8在电机2的方向上以纸面为准向右移动。
此外，执行装置1具有配置了主活塞20的主缸21、副缸23和分离器24。主活塞20与螺杆螺母13连接。主缸21经由液压装置22连接到副缸23，副缸23又通过分离器与离合器24接触。
一方面，螺杆螺母13的线性移动使得导磁组件8在电机2的方向上以纸面为准向右移动。由此，电机2的电机常数能够以简单的方式变化。
另一方面，主活塞20在主缸21中也有线性移动。由此引起对副缸23的操纵，副缸23通过离合器24操纵分离器。
图7a示出由图2所示的导磁片处于第一位置的示意图，图7b示出图7a的电动机的转速-转矩特性曲线，以及图7c示出图7a的螺杆的操纵行程-操纵力特性曲线。
执行装置1需要较高的最大转速，这是因为在在转速-转矩特性曲线上的工作点30处仅出现较小的负载，并且因此电机2的工作点30接近最大转速31。
图8a示出具有处于第二位置的导磁片的另外的示意图，图8b示出图8a的电动机的转速-转矩特性曲线，以及图8c示出图8a的螺杆的操纵行程-操纵力特性曲线。
由于螺杆12上的螺杆螺母13的运动，附加的导磁片8在电机2的方向上位移并且部分地装入。由此使得电机2的电机常数的提高。
图9a示出处于第三位置的导磁片的另外的示意图，图9b示出图9a的电动机的转速-转矩特性曲线，以及图9c示出图9a的螺杆的操纵行程-操纵力特性曲线。
导磁组件8完全插入到电机2中。这导致具有最大力的高负载转矩。工作点30在低转速范围内并且在电动机最大转矩范围内移动。
总之，图7a至图9c能够说明，导磁组件8在电机2中插入的越多，电机常数就越大。
在将导磁组件8完全插入到电机2中的情况下，能够实现较低的最大转速情况下的较大的最大转矩。
如果导磁组件8未被插入电机2，电机常数就较小。在此，期望得到较大的最大转速情况下的较小的最大转矩。
附图标记列表
1 执行装置
2 电机
3 定子
4 转子
5 线圈
6 磁体
7 简单的接地片
8 导磁组件
9 内表面
10 外表面
11 联接器
12 螺杆
13 行星滚柱丝杆
14 电子器件
15 线性传感器
16 车载电气网络
20 主活塞
21 主缸
22 副缸
23 液压装置
24 具有离合器的分离器
30 工作点
31 被电流限制的最大转矩
D 转动方向

Claims (9)

1.一种电机(2)，所述电机(2)具有定子(3)和能转动地支承在所述定子(3)中的转子(4)，其中，螺杆(12)通过所述电机(2)引导，并且设置至少一个能被引入到所述电机(2)中的导磁组件(8)，其中，将所述导磁组件(8)能线性移动地安置在所述螺杆(12)上，以便通过将所述导磁组件(8)移动至所述电机(2)中而改变所述电机(1)的电机常数。
2.根据权利要求1所述的电机(2)，其中，布置所述导磁组件(8)，使得所述导磁组件(8)由于所述螺杆(12)相对于所述电机(2)的转动而移动。
3.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述导磁组件(8)借助于至少一个机械式的联接器(11)能移动地被安置在所述螺杆(12)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述螺杆螺母(13)能线性移动地被安置在所述螺杆(12)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述导磁组件(8)具有圆柱形的主体，所述主体
-能沿着所述转子(4)的内表面(9)移动，和/或
-能沿着所述定子(3)的外表面(10)移动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述电机(2)具有飞轮，以便在所述螺杆(12)转动时保持所述电机(2)的位置。
7.一种执行装置(1)，具有根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)。
8.根据权利要求7所述的执行装置(1)，其中，所述执行装置(1)是离合器执行装置、静液压式的离合器执行装置或电气中央分离器。
9.一种用于改变电机(2)的电机常数的方法，其中，所述电机(2)具有定子(3)和能转动地支承在所述定子(3)中的转子(4)，其中，螺杆(12)通过所述电机(2)引导，并且设置至少一个能被引入到所述电机(2)中的导磁组件(8)，其中，所述导磁组件(8)能线性移动地被安置在所述螺杆(12)上，
所述方法包括以下步骤：
-通过所述螺杆(12)在所述电机(2)运行期间的转动而使所述导磁组件(7)线性移动到所述电机(2)中。
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