CN114585821A - 用于减小滚动轴承设备的振动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于减小滚动轴承设备(1)的振动的方法，所述方法具有如下步骤：‑运行电机(2)，所述电机具有可预设的电流函数和/或电压函数，以产生电机(2)的转动运动；‑确定由至少一个滚动轴承设备(1)引起的振动；‑求取可预设的电流函数和/或电压函数的变化，以消除至少一个滚动轴承设备(1)的所确定的振动；‑根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数，以便将附加的力引入到电机(2)中，所述附加的力消除或者掩蔽所确定的振动，使得所述振动以较少干扰的方式作用。

Description

用于减小滚动轴承设备的振动的方法
技术领域
本发明涉及一种用于减小滚动轴承设备的振动的方法。
背景技术
已知地，滚动轴承或滚动轴承设备产生振荡，所述振荡是声学干扰的。所述声学上引人注意的轴承在摩擦/使用寿命/强度方面丝毫不可具有缺点。已知的振荡或振动可以直接由滚动轴承的部分辐射。
然而，所述振荡明显更频繁地激励滚动轴承的所连接的部分或子系统，所述部分或子系统由此置于振荡中并且以振动干扰的方式引人注意。
如果识别到这种声学上引人注意的系统，则必须采取对策，例如成本昂贵的构造上的改变。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种用于减小滚动轴承设备的振动的方法，所述方法能够成本适宜地并且节约材料地实现以及消除出现的振动。
所述目的根据本发明通过独立权利要求的特征来实现。其他有利的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的用于减小滚动轴承设备的振动的方法优选包括如下步骤。
有利地，一个步骤包括以可预设的电流函数和/或电压函数来运行电机，以产生电机的扭矩从而产生电机的转动运动。
该方法的另一有利的步骤包括：确定由至少一个滚动轴承设备引起的振动。有益地，确定步骤包括检测是否存在振动并且优选地能以何种强度或以何种强度和何种频率察觉到振动。
该方法的另一优选的步骤包括求取可预设的电流函数和/或电压函数的变化，以消除至少一个滚动轴承设备的所确定的振动。
此外，该方法的一个有益的步骤包括根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数，以便将附加的力引入到电机中，所述附加的力消除或掩蔽所确定的振动，使得所述振动更少干扰地作用。该改变步骤优选地能够通过改变气隙中的磁通量密度来实现。
通过存在电机或例如由电机和速比级尤其变速器组成的系统，不需要用于振动的这种补偿的附加的执行器，因为在此通过改变电流函数和/或电压函数可以将附加的力引入到电机中。因此，能够以简单的方式消除或掩蔽由至少一个滚动轴承设备引起的振动。因此，借助于根据本发明的方法可以节约重量，因为不需要用于补偿振动的附加的执行器。此外，可以改变对于车辆的驾驶员可感受到的干扰的振动，使得所述振动对于车辆使用者不再可感受到，由此例如提高驾驶舒适性。
优选地，借助于第一传感器装置来执行振动的确定。
在此优选的是，第一传感器装置包括力传感器、加速度传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器。
对此补充地或替选地，有益的是，第一传感器装置包括加速度传感器和/或速度传感器。
此外，补充地或替选地有利的是，第一传感器装置包括电机的电流传感装置和/或电压传感装置和/或角度传感装置。
因此，借助针对第一传感器装置提出的解决方案，可以使用多个传感器，以便检测或确定振动。
有利地，第一传感器装置包括测量环部件和传感器集群部件，所述传感器集群部件具有至少一个用于转速、温度、移位、转动角、转动方向、负载、振动和/或加速度的集成的传感器模块。
也有利的是，第一传感器装置连同至少一个滚动轴承设备形成单元。因此，例如可以将FAG公司的所谓的VarioSense轴承作为可配置的传感器轴承或可配置的第一传感器装置用于机器和过程监控。
有益地，第一传感器装置设置在出现由至少一个滚动轴承设备引起的振动的表面处。
此外有益的是，第一传感器装置设置在振动的传输路径中，尤其设置在振动的出现地点和振动的声学辐射地点之间。
以所述方式，在不同的部位处可以检测振动，所述部位甚至可以远离至少一个滚动轴承设备的振动的出现地点。
此外可行的是，第一传感器装置设置在至少一个滚动轴承设备处。
优选地，第一传感器装置设置在滚动轴承设备的内环元件和/或外环元件处，其中优选地，在内环元件和外环元件之间可设置有滚动体。
通过将第一传感器装置直接地或者说非间接地设置在至少一个滚动轴承设备处，可行的是，有针对性地检测滚动轴承设备的相应的组成部分的振荡或振动。
如已经提到的那样，根据本发明的方法优选地包括求取步骤。
优选地，由评估单元来执行电流函数和/或电压函数的变化的求取。
在此优选的是，评估单元包括计算元件，例如具有例如微控制器的微处理器，以便使驱动电机的电流函数和/或电压函数匹配于振动。
优选地，评估单元构成为，根据所确定的振动来改变可预设的电流函数和/或电压函数，以便补偿振动。
有利地，评估单元构成为，使用算法来改变电机的可预设的电流函数和/或电压函数。
此外有利的是，评估单元构成为，使用有源振动控制算法或ANC(Active NoiseCancellation，有源噪声消除)算法来改变电流函数和/或电压函数。
以所述方式，能够对以任意类型出现的例如产生噪声的振动做出反应并且通过适当地调整用于运行电机的可预设的电流函数和/或电压函数来执行用于消除或掩蔽振动的对策。
对如上极少的算法替选地或补充地，有益的是，评估单元构成为，根据所确定的振动从保存的表格中读取用于运行电机的电流函数和/或电压函数的进行补偿的变化。
优选地，保存的表格保存在评估单元中，尤其保存在评估单元的存储器构件中。
以所述方式可以降低用于计算可以消除或掩蔽可预设的电流函数和/或电压函数的算法的计算功率。因此，能够更快地对出现的振动做出反应并且节约用于计算电流函数和/或电压函数或改变可预设的电流函数和/或电压函数的能量。
优选地，求取步骤包括确定电机的瞬时要求的扭矩。换言之，有利的是，该方法可以求取瞬时由电机所要求的扭矩。
在此优选的是，在根据本发明的方法的另一优选的步骤中，与电机的所确定的瞬时要求的扭矩相关地，求取电流函数和/或电压函数的变化，以消除所确定的振动。因此，根据本发明的方法构成为，根据瞬时要求的扭矩或根据电机的运行点来求取电流函数和/或电压函数的变化。
优选地，根据本发明的方法包括在所确定的瞬时要求的扭矩保持不变的情况下根据之前求取的变化或者与运行点相关地改变可预设的电流函数和/或电压函数。简而言之，根据本发明的方法包括如下步骤，在所述步骤中，基于瞬时要求的扭矩或瞬时运行点引起电流函数和/或电压函数的变化。因此，那么作为结果可以消除或掩蔽振动，其中同时，瞬时要求的扭矩可以由电机继续并且尤其在不中断的情况下调用。因此，电机的使用者在应用根据本发明的方法时不经历功率衰减，例如在车辆加速时。
有益地，借助于在电机的输入端和/或输出端处的第二传感器装置来执行瞬时要求的扭矩的确定。因此，那么可以检测瞬时要求的扭矩。
优选地，第二传感器装置包括力传感器、加速度传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，和/或电流传感器和/或电压传感器。
有利地，第二传感器装置的力传感器、加速度传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，对应于第一传感器装置的力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器。因此，以所述方式可以借助仅一个传感器装置来检测力和/或力矩。
在本说明书中，优选地将振动理解成由人，例如在机动车中作为驱动器使用的电机的使用者，可感受到的振荡。
可感受到优选地意味着，振动是可觉察到的和/或可听到的或产生噪声的。
要注意的是，在上面的说明书中，“车辆”仅是用于应用本发明的一个实例。当然可考虑多种应用范围，所述应用范围产生可感觉到的振荡并且包括电机。
在下文中补充地换言之表达上述发明构思。
所述构思优选地——简化示出地——如下得出，出自滚动轴承或滚动轴承设备的激励通常是周期性的，使得其能够借助关于至少由电机和滚动轴承设备构成的系统的足够了解在理论上通过附加的执行器来补偿。
有利地，所谓的ANC(有源噪声消除，Active Noise Cancellation)或ACV(有源振动消除或控制，Active Vibration Cancellation oder Control)有助于找到用于补偿振荡的，如振动或如振动的正确的信号形状。ANC或AVC也可以对振动中的偏差和其补偿信号形状做出反应。对于这种方法，优选地需要反馈传感器或第一传感器装置。同样地，所述类型的算法也能够实现补偿非周期性的激励。
在具有电机的系统中，有益地不需要用于这种补偿的附加的执行器，因为在此通过改变电流形状和/或电压形状可以将附加的力引入到电机中。
优选地，本发明涉及一种用于借助于电机来减小滚动轴承噪声或减小滚动轴承设备的噪声/振动的方法。
此外优选的是，对于要求的扭矩应调整的电流和/或对于要求的扭矩应调整的电压在电机中与适合于补偿振动的电流形状和/或电压形状叠加。
有利地，对此需要的电流形状和/或电压形状或者对此需要的电流函数和/或电压函数可以以不同的方式确定。
有益地，补偿振动的电流形状和/或电压形状或者电流函数和/或电压函数为了消除至少一个滚动轴承设备的所确定的振动借助于出自第一传感器装置的应答借助AVC(Active-Vibration-Control)算法或者ANC(Active Noise Cancellation)算法来计算。为此使用的传感装置或传感器装置能够由加速度传感器和/或速度传感器和/或力传感器和/或其他测量方法，如例如借助于所谓的VarioSens轴承构成。
第一传感器装置的可能的定位优选地是在进行声辐射的表面处，在干扰的振动的传输路径、内环或内环元件、外环或外环元件中，或者在目标地点处(例如参照：在驾驶室处的传感器装置，使得可以补偿噪声)。
同样地，有益地可以考虑由电机的已经存在的传感装置(例如电流传感装置/角度传感装置)构成的反馈装置，所述反馈装置通常也可以探测振动。
此外，进行补偿的电流函数和/或电压函数可以从实验或计算中与运行状态相关地已知并且存放在表格中。
优选地，运行状态通过已经存在的传感装置或传感器装置和操控装置足够地确定，或者电机的运行状态能够从测试信号中确定，所述测试信号优选地通过电压/和电流形状或者通过电流函数和/或电压函数针对电机的磁回路和其可测量的应答来确定。
有利地，滚动轴承噪声的补偿从叠加的电流形状和/或电压形状(或电流函数和/或电压函数)中由于叠加的扭矩振荡和/或叠加的径向(轴向)力通过在电机中改变的磁场产生。这可以直接作为电流函数和/或电压函数预设在调控模型中进行。
由于振荡或振动的叠加，基本上得出两种可能性，所述可能性可以有益地也二者共同使用。
首先，在适当的位置补偿出自至少一个滚动轴承设备或出自滚动轴承的干扰的噪声或振动。
其次，通过产生电机的附加的噪声或振动，不补偿出自至少一个滚动轴承设备的固有的噪声。然而，优选地由此得出心理声学的作用或掩蔽效果，这能够使干扰的噪声或干扰的振动对人类直觉不那么干扰地作用。
通过功率电子装置(尤其在汽车应用中)的当前常见的为10kHz计时的时钟频率，难以调制尤其是电流中的叠加的＞2kHz的振荡。
滚动轴承设备主导的频率能够在所述范围周围并且也能够部分地超出所述范围。然而，通过使用新型功率开关，趋于明显更高的时钟速率从而也趋于更高的频率范围，其对于补偿是合适的。类似内容适用于控制器或评估单元的时钟频率。越来越大的计算功率在有源补偿的范围中提供新的可行性。
附图说明
在下文中，本发明根据实施例结合所属的附图详细阐述。在此示意地示出：
图1示出按照根据本发明的用于减小滚动轴承设备的振动的方法的流程的示意图。
具体实施方式
图1示出按照根据本发明的用于减小滚动轴承设备1的振动的方法的流程的示意图。
具体而言，图1示出如下步骤：
-运行电机2，所述电机具有可预设的电流函数和/或电压函数A(在图1中左侧示出)，以产生电机的转动运动，
-确定由滚动轴承设备1引起的振动，
-求取可预设的电流函数和/或电压函数的变化，以消除滚动轴承设备1的所确定的振动，和
-根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数B(在图1中右侧示出)，以便将附加的力引入到电机2中，所述附加的力消除或者掩蔽所确定的振动，使得所述振动以较少干扰的方式作用。
在此，借助于第一传感器装置3来执行振动的确定，所述第一传感器装置包括力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器(未示出)。
也可行的是，第一传感器装置3包括电机2的加速度传感器和/或速度传感器和/或电流传感装置和/或电压传感装置和/或角度传感装置。
在上下文中也可考虑的是，第一传感器装置3连同滚动轴承设备1形成单元，类似于例如在FAG公司的所谓的VarioSense轴承中。因此，那么可实现用于机器和过程监控的可配置的传感器轴承或可配置的第一传感器装置。
在当前的实例中，第一传感器装置3设置在出现由滚动轴承设备1引起的振动的表面处。
换言之，第一传感器装置3在振动的传输路径中设置在振动的出现地点和振动的声学辐射地点之间。
如已经在上文中提到的，求取电流函数和/或电压函数的变化来消除滚动轴承设备1的所确定的振动。这由评估单元4执行。
评估单元4构成为，根据所确定的振动来改变可预设的电流函数和/或电压函数，以便补偿振动。
在此，评估单元4构成为，使用算法来改变电机2的可预设的电流函数和/或电压函数。算法为用于改变电流函数和/或电压函数的有源振动控制算法。
替选地，借助于评估单元4也可行的是，根据所确定的振动从保存的表格中读取电流函数和/或电压函数的进行补偿的变化。
保存的表格在此可以保存在评估单元4中、尤其在评估单元4的存储器构件中。
根据本发明的方法也构成为，使得求取步骤包括确定电机2的瞬时要求的扭矩。
在此，与所确定的瞬时要求的扭矩相关地求取电机2的电流函数和/或电压函数的变化(在图1中右侧示出)，以消除所确定的振动。
因此可行的是，在所确定的瞬时要求的扭矩保持不变的情况下根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数。简而言之，引起电流函数和/或电压函数的变化，使得结果是消除或掩蔽振动，其中同时地，瞬时要求的扭矩可以由电机2继续地并且尤其在不中断的情况下调用。因此，电机的使用者在应用根据本发明的方法时不经历力矩衰减，例如在车辆加速时。
借助于在电机2的输出端处的第二传感器装置5来执行瞬时要求的电功率或机械功率的确定。
在此，第二传感器装置5具有力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，和/或电流测量仪和/或电压测量仪。
在将力和/或力矩传感器尤其扭矩传感器用于第一和第二传感器装置3、5时可行的是，冗余地使用这些传感器或者将提到的传感器用作为第一和第二传感器装置3、5。由此，成本节约是可行的。
附图标记说明
1滚动轴承设备2电机3第一传感器装置4评估单元5第二传感器装置。

Claims (10)

1.一种用于减小滚动轴承设备(1)的振动的方法，所述方法具有如下步骤：
-运行电机(2)，所述电机具有可预设的电流函数和/或电压函数，以产生所述电机(2)的扭矩从而产生所述电机的转动运动；
-确定由至少一个滚动轴承设备(1)引起的振动；
-求取可预设的电流函数和/或电压函数的变化，以消除所述至少一个滚动轴承设备(1)的所确定的振动；
-根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数，以便将附加的力引入到所述电机(2)中，所述附加的力消除或者掩蔽所确定的振动，使得所述振动以较少干扰的方式作用。
2.根据权利要求1所述的方法，
-其中借助于第一传感器装置(3)来执行所述振动的确定，
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)包括力传感器、加速度传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，
和/或
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)包括加速度传感器和/或速度传感器，
和/或
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)包括所述电机(2)的电流传感装置和/或电压传感装置和/或角度传感装置。
3.根据权利要求2所述的方法，
-其中所述第一传感器装置(3)包括测量环部件和传感器集群部件，所述传感器集群部件具有用于转速、温度、移位、转动角、转动方向、负荷、振动和/或加速度的至少一个集成的传感器模块，
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)连同所述至少一个滚动轴承设备形成单元。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
-其中第一传感器装置(3)设置在出现由所述至少一个滚动轴承设备(1)引起的振动的表面处，
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)设置在振动的传输路径中，尤其设置在振动的出现地点和振动的声学辐射地点之间。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
-其中第一传感器装置(3)设置在所述至少一个滚动轴承设备(1)处，
-其中优选地，所述第一传感器装置(3)设置在所述滚动轴承设备(1)的内环元件和/或外环元件处。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
-其中由评估单元(4)来执行电流函数和/或电压函数的变化的求取，
-其中优选地，所述评估单元(4)构成为，根据所确定的振动来改变预设的电流函数和/或电压函数，以便补偿振动。
7.根据权利要求6所述的方法，
-其中所述评估单元(4)构成为，使用算法来改变所述电机(2)的可预设的电流函数和/或电压函数，
-其中优选地，所述评估单元(4)构成为，使用有源振动控制算法或ANC(有源噪声消除)算法来改变电流函数和/或电压函数。
8.根据权利要求6所述的方法，
-其中所述评估单元(4)构成为，根据所确定的振动从保存的表格中读取电流函数和/或电压函数的进行补偿的变化，
-其中优选地，所述保存的表格保存在所述评估单元(4)中，尤其保存在所述评估单元(4)的存储器构件。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
-其中求取步骤包括确定所述电机(2)的瞬时要求的扭矩，
-并且优选地，与所述电机(2)的所确定的瞬时要求的扭矩相关地求取电流函数和/或电压函数的变化，以消除所确定的振动，
-优选地，在所确定的瞬时要求的扭矩保持不变的情况下根据之前求取的变化来改变可预设的电流函数和/或电压函数。
10.根据权利要求9所述的方法，
-其中借助于在所述电机(2)的输入端和/或输出端处的第二传感器装置(5)来执行瞬时要求的扭矩的确定，
-其中所述第二传感器装置(5)包括力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，和/或电流测量仪和/或电压测量仪，
-其中所述第二传感器装置(5)的力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器，对应于所述第一传感器装置(3)的力传感器和/或力矩传感器，尤其扭矩传感器。
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