DE102017201221A1 - Magnetische Schwingungsdämpfung mit Energierückgewinnung - Google Patents

Magnetische Schwingungsdämpfung mit Energierückgewinnung Download PDF

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Anton Paweletz
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Abstract

Lager (1) zur Dämpfung einer Schwingungskomponente entlang einer Achse (2c), umfassend mindestens einen Mover (2), einen an den Mover (2) gekoppelten Permamentmagneten (3), mindestens eine vom magnetischen Fluss Φ des Permanentmagneten (3) durchsetzbare Statorspule (4a, 4b) sowie elektronische Mittel (5) zur Aufnahme der in der Statorspule (4a, 4b) durch eine Bewegung des Movers (2) generierten elektrischen Energie, wobei mindestens eine erste Statorspule (4a) und eine zweite Statorspule (4b) an unterschiedlichen Positionen (2a, 2b) entlang der Achse (2c) angeordnet sind, wobei die beiden Statorspulen (4a, 4b) durch ein gemeinsames ferromagnetisches Statorjoch (6) magnetisch miteinander gekoppelt sind und wobei der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten (3) durch ein ferromagnetisches Moverjoch (7) geführt ist, welches mit dem Statorjoch (6) einen geschlossenen Magnetkreis bildet.Vorrichtung (50) zur Speisung des Bordnetzes (10) eines Fahrzeugs aus einem Lager (1), wobei zwischen den Gleichrichter (9) und den Ausgang (50a) der Vorrichtung (50) ein DC-DC-Wandler (51) zur Wandlung der Ausgangsspannung Udes Gleichrichters (9) auf einen vorgegebenen Sollwert Ugeschaltet ist, wobei zusätzlich eine Umschalteinrichtung (52) vorgesehen ist, die den Gleichrichter (9) unter Umgehung des DC-DC-Wandlers (51) mit dem Ausgang (50a) der Vorrichtung (50) verbindet, wenn die Ausgangsspannung Udes Gleichrichters (9) einen vorgegebenen Schwellwert Uerreicht und/oder überschreitet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager, mit dem eine Schwingung eines Movers auf magnetischem Wege gedämpft und die der Schwingung entzogene Energie in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden kann.
  • Stand der Technik
  • In Fahrzeugen mit verbrennungsmotorischem Antrieb erzeugt der Verbrennungsmotor durch den dynamischen Verlauf des Zylinderdrucks sowie durch die oszillierenden Trägheitskräfte und Momentverläufe an der Kurbelwelle ständig unerwünschte Schwingungen. Zur Verbesserung des Fahrkomforts und zur Verminderung von Geräuschemissionen ist daher das Motorlager, das den Verbrennungsmotor mit dem Fahrzeug verbindet, so ausgelegt, dass die Schwingungen mit aktiven und/oder passiven Dämpfern gedämpft und so weitestgehend vom Rest des Fahrzeugs ferngehalten werden. Die Energie der Schwingungen wird dabei zumindest teilweise in Wärme dissipiert.
  • Zugleich hat der Strombedarf im Bordnetz moderner Fahrzeuge bedingt durch immer mehr Verbraucher eine Größenordnung erreicht, die für den Kraftstoffverbrauch signifikant ist und zu immer größerer Dimensionierung der Lichtmaschine zwingt. Es besteht daher ein Bedürfnis, dem Bordnetz auf anderem Wege zusätzliche Energie zur Verfügung zu stellen.
  • Aus der US 8,191,669 B2 ist ein Generator bekannt, der Schwingungen des Motors in mindestens einer Richtung in die Bewegung eines Permanentmagneten relativ zu einer Spule überträgt. Die in der Spule induzierte Spannung wird gleichgerichtet, aufbereitet und in das Bordnetz eingespeist.
  • Aus der DE 10 2012 008 497 A1 ist bekannt, ein elektromagnetisch aktiv dämpfendes Motorlager durch Abschalten der Dämpfungssteuerung ebenfalls zu einem Generator umzufunktionieren, der die Schwingungen des Motors in nutzbare elektrische Energie für das Bordnetz umwandelt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Im Rahmen der Erfindung wurde ein Lager zur elektromagnetischen Dämpfung einer Schwingungskomponente entlang einer Achse entwickelt. Dieses Lager umfasst mindestens einen Mover, einen an den Mover gekoppelten Permamentmagneten, mindestens eine vom magnetischen Fluss des Permanentmagneten durchsetzbare Statorspule sowie elektronische Mittel zur Aufnahme und/oder Dissipation der in der Statorspule durch eine Bewegung des Movers generierten elektrischen Energie. Wird die elektrische Energie dissipiert, beispielsweise an einem Lastwiderstand, kann das Lager eine mechanische Dämpfung zumindest teilweise ersetzen. Wird die elektrische Energie aufgenommen, so kann sie beispielsweise in das Bordnetz eines Fahrzeugs eingespeist werden.
  • Erfindungsgemäß sind mindestens eine erste Statorspule und eine zweite Statorspule an unterschiedlichen Positionen entlang der Achse angeordnet, wobei die beiden Statorspulen durch ein gemeinsames ferromagnetisches Statorjoch magnetisch miteinander gekoppelt sind und wobei der magnetische Fluss des Permanentmagneten durch ein ferromagnetisches Moverjoch geführt ist, welches mit dem Statorjoch einen geschlossenen Magnetkreis bildet.
  • Es wurde erkannt, dass durch diese konstruktiven Maßnahmen überraschenderweise die durch die Bewegung des Movers in den Statorspulen induzierte elektrische Energie besser für die Einspeisung in das Bordnetz ausgenutzt werden kann.
  • Grundsätzlich wird in einer jeden Statorspule dann und nur dann eine Spannung induziert, wenn sich der magnetische Fluss, mit dem die Statorspule durchsetzt ist, zeitlich, beispielsweise bei der Dämpfung von Schwingungen nahezu periodisch, ändert. Eine Bewegung des Movers in einer Richtung bewirkt daher für die Dauer der Bewegung eine Wechselspannung, deren Höhe von der Geschwindigkeit und der Amplitude der Bewegung abhängt. Für die Einspeisung in das Bordnetz ist es aber in erste Linie weniger relevant, dass die Spannung besonders hoch ist, sondern es ist relevanter, dass die Spannung oberhalb eines Mindestwerts liegt. Durch die Bildung eines geschlossenen Magnetkreises, der beide Statorspulen umfasst, werden nun die Spannungspulse in ihrer Höhe etwas reduziert und zugleich in ihrer Zeitdauer verlängert, d.h. ihr zeitlicher Rippelpegel wird reduziert. Für ein gegebenes Zeitprogramm der Bewegung des Movers wird somit im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik der Anteil der Zeit, während der die zur Einspeisung in das Bordnetz benötigte Mindestspannung erreicht oder überschritten wird, vergrößert. Dieser Anteil der Zeit kann auch durch weitere nachfolgende Regel-Algorithmen optimiert werden. Auf diese Weise kommt ein höherer Anteil der in den Statorspulen induzierten elektrischen Energie letztendlich im Bordnetz an.
  • Je nach Schwingungslevel und dem gerade angewandten Steuerungsalgorithmus kann das Lager, wenn gerade keine Energierückgewinnung erfolgt, auch als aktives Lager verwendet werden, bei dem durch Bestromung der Spule eine Gegenkraft zur Bewegung des Movers aufgebracht wird. Dann werden vorzugsweise nur kleine Gegenkräfte erzeugt bzw. nur sehr kurze Aktuierungszeiten zugelassen, da die gesamte Energie innerhalb der Wicklungen der Spule dissipiert werden muss, was zu einem unzulässigen Temperaturanstieg führen könnte.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Permanentmagnet axial, d.h. parallel zur Achse der zu dämpfenden Bewegung des Movers, magnetisiert. Auf diese Weise kann zum einen der magnetische Zug, also die Tendenz des Movers, am Statorjoch bzw. an den Statorspulen anzuschlagen und dort hängenzubleiben, entgegengewirkt werden. Zum anderen kann der konstruktive Aufbau des Lagers weiter vereinfacht werden. So kann ein kostengünstiger Permanentmagnet beispielsweise ringförmig (und axial magnetisiert) ausgebildet sein, so dass beispielsweise bei einem rotationssymmetrischen Aufbau des Lagers nur dieser eine Permanentmagnet notwendig ist an Stelle einer Vielzahl einzelner, entlang des Umfangs des Lagers verteilter Permanentmagnete.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Moverjoch einen ersten Teil, durch den der magnetische Fluss des Permanentmagneten zur ersten Statorspule führbar ist, und einen zweiten Teil, durch den der magnetische Fluss des Permanentmagneten zur zweiten Statorspule führbar ist. Dies verbessert die Verteilung der magnetischen Induktion im Luftspalt und trägt weiter zur Vergleichmäßigung der induzierten Spannung dahingehend bei, dass Spannungsspitzen erniedrigt werden und die induzierte Spannung zugleich für einen größeren Zeitanteil der Bewegung ein für die Einspeisung in ein Fahrzeugbordnetz nutzbares Niveau erreicht. Außerdem können dadurch auch sehr einfache und preiswerte Magnet-Geometrien angewendet werden.
  • Der Permanentmagnet ist dann vorteilhaft zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Moverjochs angeordnet. Die Flusslinien des Permanentmagneten werden dann beispielsweise ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten durch den ersten Teil des Moverjochs in das Statorjoch geführt, durchqueren das Statorjoch einschließlich der beiden Statorspulen und treten in den zweiten Teil des Moverjochs über, der sie zum Südpol des Permanentmagneten führt und den Magnetkreis schließt.
  • Der Permanentmagnet kann insbesondere vorteilhaft axial zwischen den beiden Statorspulen angeordnet sein. Weiterhin kann das Moverjoch insbesondere vorteilhaft so geformt sein, dass das magnetische Feld im Luftspalt zwischen dem Mover und dem Statorjoch, bzw. den Statorspulen, wesentlich weniger räumliche Oberwellen aufweist und damit die gesamte Energieumwandlung des Aktors mit einem besseren Wirkungsgrad realisiert wird. Auf diese Weise ist die interne Temperaturverteilung innerhalb des Movers günstiger. Weiterhin ist der Permanentmagnet zum einen besser durch die Umgebung gekühlt, und zum anderen ist sichergestellt, dass er nicht am Statorjoch, bzw. an den Statorspulen, reibt und sich hierbei erwärmt. Durch die elastische Aufhängung des Movers in allen Freiheitsgraden sind solche Ausschläge gegenüber dem Stator nicht auszuschließen. Bei einer zu großen Erwärmung könnte der Permanentmagnet irreversibel entmagnetisiert werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Statorspule und die zweite Statorspule in Reihe geschaltet. Die erste Statorspule und die zweite Statorspule bilden also eine Art räumlich verteilter Wicklung. Dies trägt weiter zur besagten Vergleichmäßigung der induzierten Spannung bei. Hierzu kann weiterhin vorteilhaft ein Kondensator in Reihe oder parallel zu der ersten Statorspule, und/oder zu der zweiten Statorspule, geschaltet sein. Durch die Vergleichmäßigung können insbesondere gute Dynamikeigenschaften in einem breiten Frequenzbereich erzielt werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zur Aufnahme der in den Statorspulen induzierten elektrischen Energie mindestens einen Gleichrichter zur Speisung des Bordnetzes eines Fahrzeugs. Dieser Gleichrichter stellt zugleich sicher, dass ein Energiefluss nur in einer Richtung erfolgen kann, nämlich von den Statorspulen in das Bordnetz. Der Gleichrichter kann insbesondere ein Brückengleichrichter sein. Dabei können insbesondere an Stelle von Dioden MOSFETs als Stromrichterelemente verwendet werden, da die minimal erforderliche Schwellspannung, ab der Energie über den Gleichrichter in Richtung des Bordnetzes abfließen kann, deutlich geringer ist als bei Verwendung von Dioden. Je größer der Anteil der Zeit ist, in der die induzierte Spannung auch tatsächlich im Bordnetz ankommt, desto größer ist der Wirkungsgrad der Energieumwandlung. Weiterhin sind bei Verwendung von MOSFETs auch die umgesetzte Verlustleistung geringer als bei Verwendung von Dioden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Gleichrichter in einer Ausnehmung in einer das Statorjoch tragenden Grundplatte angeordnet. Diese Ausführungsform ist besonders bauraumsparend. Insbesondere kann das Lager den gleichen Formfaktor haben wie ein herkömmliches Motorlager, an dessen Stelle es tritt.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Speisung des Bordnetzes eines Fahrzeugs aus einem Lager zur magnetischen Dämpfung einer Schwingungskomponente entlang einer Achse, die insbesondere in Kombination mit dem Lager gemäß der Erfindung verwendbar ist und mit diesem synergistisch zusammenwirkt, jedoch auch mit anderen Lagern verwendbar ist.
  • In Bezug auf das Lager wird lediglich vorausgesetzt, dass das Lager mindestens einen Mover, einen an den Mover gekoppelten Permamentmagneten und mindestens eine vom magnetischen Fluss des Permanentmagneten durchsetzbare Statorspule umfasst. Weiterhin wird mindestens ein Gleichrichter für die durch die Bewegung des Movers in der mindestens einen Statorspule induzierte Spannung benötigt.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen den Gleichrichter und den Ausgang der Vorrichtung ein DC-DC-Wandler zur Wandlung der Ausgangsspannung UG des Gleichrichters auf einen vorgegebenen Sollwert geschaltet. Dabei ist zusätzlich eine Umschalteinrichtung vorgesehen, die den Gleichrichter unter Umgehung des DC-DC-Wandlers mit dem Ausgang der Vorrichtung verbindet, wenn die Ausgangsspannung UG des Gleichrichters einen vorgegebenen Schwellwert UT erreicht und/oder überschreitet.
  • Es wurde erkannt, dass auf diese Weise zum einen der Wirkungsgrad der Speisung des Bordnetzes verbessert werden kann. Wenn die induzierte Spannung beispielsweise mindestens der Spannung des Bordnetzes entspricht, ist die elektronische Wandlung im DC-DC-Wandler überflüssig und bewirkt auf Grund des endlichen Wirkungsgrades des DC-DC-Wandlers lediglich unnötige Verluste. Zum anderen kann der DC-DC-Wandler auch kleiner dimensioniert werden, da der in den Betriebsphasen, in denen die höchste Spannung an ihm anliegen und dementsprechend die größte Leistung durch ihn umgewandelt würde, nicht mehr verwendet wird. Dies spart Kosten und ermöglicht es auf Grund des kleineren Formfaktors und der geringeren Wärmeentwicklung, den DC-DC-Wandler in ein bestehendes Motorsteuergerät zu integrieren. Im Ergebnis kann die Kombination aus dem Lager und der Vorrichtung zur Speisung in ein Fahrzeug eingebaut werden, ohne dass hierfür zusätzlicher Bauraum in Anspruch genommen werden muss.
  • Dies gilt insbesondere bei Motoren im größeren Leistungsbereich, bei denen in Phasen geringerer Leistungsanforderung ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung so dimensioniert sein, dass bei geringer Leistungsanforderung und dementsprechend geringer induzierter Spannung der DC-DC-Wandler verwendet wird, während bei höherer Leistungsanforderung das Bordnetz unter Umgehung des DC-DC-Wandlers aus dem Gleichrichter gespeist wird.
  • Die Vergleichmäßigung der induzierten Spannung durch das Lager gemäß der Erfindung wirkt mit der Vorrichtung zur Speisung gemäß der Erfindung dahingehend synergistisch zusammen, dass die Vergleichmäßigung die Anzahl der Umschaltvorgänge zwischen der Speisung des Bordnetzes über den DC-DC-Wandler und der Speisung des Bordnetzes unter Umgehung des DC-DC-Wandlers deutlich vermindert.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ausgangsseitig des Gleichrichters ein Kondensator parallel zu dem DC-DC-Wandler geschaltet. Auf diese Weise wird die an der Umschalteinrichtung anliegende Spannung weiter vergleichmäßigt, die gewonnene Energie kann zwischengespeichert werden, und die Anzahl der erforderlichen Umschaltvorgänge wird weiter vermindert. Insbesondere führen kurze Spannungsspitzen aus dem Gleichrichter nicht mehr zu einem kurzzeitigen Umschalten.
  • Nach dem zuvor Gesagten sind der Gleichrichter, der DC-DC-Wandler, die Umschaltvorrichtung, und/oder der Kondensator, in ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs integriert. Auf dieser Weise beansprucht die Energierückgewinnung keinen, oder nur wenig, zusätzlichen Bauraum im Fahrzeug.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
  • Figurenliste
  • Es zeigt:
    • 1 Ausführungsbeispiel des Lagers 1 gemäß der Erfindung in Schnittzeichnung;
    • 2 Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 50 zur Speisung eines Bordnetzes 10 in Schemazeichnung;
    • 3 Bauraumsparende Abwandlung des in 1 gezeigten Lagers 1 in Schnittzeichnung.
  • Nach 1 dient das Lager 1 zur magnetischen Dämpfung einer Schwingungskomponente des Movers 2 entlang der Achse 2c. Das Lager 1 wurde ausgehend von dem Prinzip des „Moving Magnet Actuators“ weiterentwickelt. Das Lager 1 umfasst statorseitig ein ferromagnetisches Statorjoch 6, auf das zwei Statorspulen 4a und 4b gewickelt sind. Das Statorjoch 6 wird von einer stationären (an ein Fahrzeug-Chassis gebundenen) Grundplatte 6a getragen. Die Unterkanten der Statorspulen 4a und 4b befinden sich an den axialen Positionen 2a und 2b entlang der Achse 2c des Movers 2. Die Statorspulen 4a und 4b sind in Reihe geschaltet, wobei die zweite Statorspule 4b mit einem Kondensator 8 parallel geschaltet ist. Dies reduziert die Spannungs-Rippeln und bewirkt zugleich eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Phasen des Stators. Zwei Klemmen 5a und 5b bilden die Mittel 5, mit denen die in der Reihenschaltung der Statorspulen 4a und 4b induzierte elektrische Energie aufgenommen und abgeführt werden kann.
  • Der Mover umfasst ein ferromagnetisches Moverjoch 7, das aus zwei Teilen 7a und 7b besteht. Zwischen den zwei Teilen 7a und 7b des Moverjochs 7 ist ein ringförmiger umlaufender Permanentmagnet 3 eingefasst. Der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten 3 wird ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 3 zunächst durch das erste Teil 7a des Moverjochs 7 in die erste Statorspule 4a geführt und anschließend durch das Statorjoch 6 in die zweite Statorspule 4b weitergeleitet. Von der zweiten Statorspule 4b tritt der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten 3 in das zweite Teil 7b des Moverjochs 7 über und erreicht schließlich den Südpol des Permanentmagneten 3, wodurch insgesamt der Magnetkreis geschlossen wird.
  • Eine Bewegung des Movers 2 führt nun dazu, dass sich der durch die Statorspulen 4a und 4b hindurchtretende Anteil des magnetischen Flusses Φ des Permanentmagneten 3 zeitlich ändert. Damit wird in der Reihenschaltung der Statorspulen 4a und 4b eine Spannung induziert. Diese Spannung wird an den Klemmen 5a und 5b abgegriffen, mit dem Gleichrichter 9 gleichgerichtet und in das Bordnetz 10 eines in 1 nicht dargestellten Fahrzeugs eingespeist.
  • Der Gleichrichter 9 ist eine Brückenschaltung mit vier voll angesteuerten MOSFET-Transistoren 9a, 9b, 9c und 9d, die jeweils einschließlich ihrer Body-Dioden eingezeichnet sind. Die MOSFET-Transistoren 9a und 9b sind p-leitend. Die MOSFET-Transistoren 9c und 9d sind n-leitend.
  • Der Mover 2 umfasst weiterhin ein elastisches System bestehend aus einem elastischen Bolzen 20, zwei Spiralfedern 21a und 21b mit zugehörigen Trägern 22a und 22b sowie einem mit dem Bolzen 20 verbundenen Träger 23 mit einem Schutz-Abprall-Element 24 mit sehr niedrigem Reibungskoeffizienten. Das Schutz-Abprall-Element 24 wirkt zusammen mit einer Teflon-Beschichtung 25, die einen Teil der Innenseite des Moverjochs 7 und des Permanentmagneten 3 bedeckt. Der Bolzen 20 ist darüber hinaus auch mit der Spiralfeder 21b gekoppelt. Der Mover 2 insgesamt ist über ein Dämpfungselement 26 und eine Feder 27 mit der Grundplatte 6a des Lagers 1 verbunden.
  • Zur Aufnahme der Schwingung vom in 1 nicht dargestellten Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ist die Aufnahmeplatte 28 vorgesehen. Die 3D-Steifigkeit des Systems ist für die über die Aufnahmeplatte 28 eingekoppelte Schwingungsenergie des aus Verbrennungsmotor und Getriebe bestehenden Antriebsblocks fahrzeugabhängig optimal gestaltet und parametriert.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 50 zur Speisung eines Bordnetzes 10 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs. Das nur noch stark vereinfacht dargestellte Lager 1 dient dazu, eine Schwingungskomponente, die mit einer Kraft FL auf den Mover 2 wirkt, magnetisch zu dämpfen. Der Mover 2 ist zusätzlich mit einer Feder 27 gekoppelt und in einer weiteren Führung 29 radial gelagert.
  • Die Vorrichtung 50 umfasst eine Basiseinheit 50b, die mit einem Motorsteuergerät 30 sowie mit dem zu speisenden Bordnetz 10 gekoppelt ist. In der Basiseinheit 50a wird die durch die Bewegung des Movers 2 in den Statorspulen 4a und 4b induzierte Spannung von dem Gleichrichter 9 zu einer Ausgangsspannung UG gleichgerichtet, die mit dem Kondensator 53 geglättet wird. Über die Umschalteinrichtung 52 wird der Pluspol der Ausgangsspannung UG wahlweise auf die zum DC-DC-Wandler 51 führende Klemme C oder auf die unter Umgehung des DC-DC-Wandlers über die Diode 56 auf die zum Ausgang 50a der Vorrichtung 50 führende Klemme D der Basiseinheit 50b weitergeleitet. Die Umschalteinrichtung 52 wird über die Klemme B an der Basiseinheit angesteuert, wenn die Ausgangsspannung UG des Gleichrichters 9 einen Schwellwert UT erreicht oder überschreitet.
  • Der DC-DC-Wandler 51 ist im Motorsteuergerät 30 des Fahrzeugs angesiedelt. Der Minuspol der Ausgangsspannung UG des Gleichrichters 9 ist über die Klemme A der Basiseinheit 50b ständig mit der Klemme A1 des DC-DC-Wandlers 51 verbunden und wird auf die Klemme E des Motorsteuergeräts durchgeschleift, die ständig mit der Klemme E1 am Minuspol des Bordnetzes 10 verbunden ist. Der Pluspol der Ausgangsspannung UG des Gleichrichters 9 ist immer dann über die Klemme C der Basiseinheit 50b und die Klemme C1 des DC-DC-Wandlers 51 verbunden, wenn UG<UT. Das diesbezügliche Umschalten der Umschalteinheit 52 wird über die Klemme B1 des DC-DC-Wandlers 51 und die Klemme B der Basiseinheit 50b angesteuert.
  • Eine an der Klemme C1 des DC-DC-Wandlers 51 anliegende Spannung wird durch den DC-DC-Wandler 51 auf einen Sollwert Us geregelt und über die Klemme F des Motorsteuergeräts 30 zur Klemme F1 am Pluspol des Bordnetzes 10 gegeben. Eine an der Klemme D der Basiseinheit 50b anliegende Spannung wird direkt zur Klemme D1 am Pluspol des Bordnetzes 10 weitergeleitet.
  • Der im Zeitmittel durch den DC-DC-Wandler 51 zum Bordnetz 10 fließende Energiestrom ist durch den Pfeil 54 symbolisiert. Der im Zeitmittel unter Umgehung des DC-DC-Wandlers 51 zum Bordnetz fließende Energiestrom ist durch den Pfeil 55 symbolisiert. Die größere Dicke des Pfeils 55 deutet an, dass ein deutlich größerer Teil der insgesamt aus der Bewegung des Movers 2 zurückgewonnenen Energie gar nicht durch den DC-DC-Wandler 51 fließt. Entsprechend kleiner und günstiger kann der DC-DC-Wandler 51 ausgelegt sein, so dass er sich im Motorsteuergerät 30 unterbringen lässt.
  • 3 zeigt eine Abwandlung des in 1 gezeigten Lagers 1. Der hauptsächliche konstruktive Unterschied ist, dass der Dämpfer 26 und die Feder 27 im Zentrum der Grundplatte 6a ersetzt wurden durch radial weiter außen angeordnete Federn 27a und 27b. Dadurch ist im Zentrum der Grundplatte 6a Platz für eine Ausnehmung 6b entstanden, in der sich die in Figur 2 näher dargestellte Basiseinheit 50b der Vorrichtung 50 unterbringen lässt. Diese Basiseinheit 50b ist wie in 2 gezeigt mit dem Motorsteuergerät 30 und dem Bordnetz 10 verschaltet. Der Formfaktor des Lagers 1 ist gegenüber dem in 1 gezeigten Lager unverändert. Das Motorsteuergerät 30 ist ohnehin vorhanden, so dass für die Unterbringung des DC-DC-Wandlers 51 in dessen Gehäuse ebenfalls kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8191669 B2 [0004]
    • DE 102012008497 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Lager (1) zur elektromagnetischen Dämpfung einer Schwingungskomponente entlang einer Achse (2c), umfassend mindestens einen Mover (2), einen an den Mover (2) gekoppelten Permamentmagneten (3), mindestens eine vom magnetischen Fluss Φ des Permanentmagneten (3) durchsetzbare Statorspule (4a, 4b) sowie elektronische Mittel (5) zur Aufnahme und/oder Dissipation der in der Statorspule (4a, 4b) durch eine Bewegung des Movers (2) generierten elektrischen Energie, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Statorspule (4a) und eine zweite Statorspule (4b) an unterschiedlichen Positionen (2a, 2b) entlang der Achse (2c) angeordnet sind, wobei die beiden Statorspulen (4a, 4b) durch ein gemeinsames ferromagnetisches Statorjoch (6) magnetisch miteinander gekoppelt sind und wobei der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten (3) durch ein ferromagnetisches Moverjoch (7) geführt ist, welches mit dem Statorjoch (6) einen geschlossenen Magnetkreis bildet.
  2. Lager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) axial magnetisiert ist.
  3. Lager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Moverjoch (7) einen ersten Teil (7a), durch den der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten (3) zur ersten Statorspule (4a) führbar ist, und einen zweiten Teil (7b), durch den der magnetische Fluss Φ des Permanentmagneten (3) zur zweiten Statorspule (4b) führbar ist, umfasst.
  4. Lager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) zwischen dem ersten Teil (7a) und dem zweiten Teil (7b) des Moverjochs (7) angeordnet ist.
  5. Lager (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) ringförmig ausgebildet ist.
  6. Lager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Statorspule (4a) und die zweite Statorspule (4b) in Reihe geschaltet sind.
  7. Lager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator (8) vorgesehen ist, der in Reihe oder parallel zu der ersten Statorspule (4a), und/oder zu der zweiten Statorspule (4b), geschaltet ist.
  8. Lager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zur Aufnahme der in den Statorspulen induzierten elektrischen Energie mindestens einen Gleichrichter (9) zur Speisung des Bordnetzes (10) eines Fahrzeugs umfassen.
  9. Lager (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (9) in einer Ausnehmung (6b) in einer das Statorjoch (6) tragenden Grundplatte (6a) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (50) zur Speisung des Bordnetzes (10) eines Fahrzeugs aus einem Lager (1) zur magnetischen Dämpfung einer Schwingungskomponente entlang einer Achse (2c), wobei das Lager (1) mindestens einen Mover (2), einen an den Mover (2) gekoppelten Permamentmagneten (3) und mindestens eine vom magnetischen Fluss Φ des Permanentmagneten (3) durchsetzbare Statorspule (4a, 4b) umfasst und wobei mindestens ein Gleichrichter (9) für die durch die Bewegung des Movers (2) in der mindestens einen Statorspule (4a, 4b) induzierte Spannung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gleichrichter (9) und den Ausgang (50a) der Vorrichtung (50) ein DC-DC-Wandler (51) zur Wandlung der Ausgangsspannung UG des Gleichrichters (9) auf einen vorgegebenen Sollwert US geschaltet ist, wobei zusätzlich eine Umschalteinrichtung (52) vorgesehen ist, die den Gleichrichter (9) unter Umgehung des DC-DC-Wandlers (51) mit dem Ausgang (50a) der Vorrichtung (50) verbindet, wenn die Ausgangsspannung UG des Gleichrichters (9) einen vorgegebenen Schwellwert UT erreicht und/oder überschreitet.
  11. Vorrichtung (50) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig des Gleichrichters (9) ein Kondensator (53) parallel zu dem DC-DC-Wandler (51) geschaltet ist.
  12. Vorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (9), der DC-DC-Wandler (51), die Umschaltvorrichtung (52), und/oder der Kondensator (53), in ein Motorsteuergerät (30) des Fahrzeugs integriert sind.
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