DE112021005786T5 - Elektromagnetische aktuatorvorrichtung und damit versehene aufhängungsvorrichtung - Google Patents

Elektromagnetische aktuatorvorrichtung und damit versehene aufhängungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112021005786T5
DE112021005786T5 DE112021005786.3T DE112021005786T DE112021005786T5 DE 112021005786 T5 DE112021005786 T5 DE 112021005786T5 DE 112021005786 T DE112021005786 T DE 112021005786T DE 112021005786 T5 DE112021005786 T5 DE 112021005786T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sectional area
tooth end
end portion
electromagnetic actuator
minimum cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112021005786.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Ryosuke HOSHI
Yasuaki Aoyama
Nobuyuki Ichimaru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Astemo Ltd filed Critical Hitachi Astemo Ltd
Publication of DE112021005786T5 publication Critical patent/DE112021005786T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40Type of actuator
    • B60G2202/42Electric actuator
    • B60G2202/422Linear motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2401/00Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60G2401/17Magnetic/Electromagnetic
    • B60G2401/172Hall effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung, die in der Lage ist, die Pulsation zu verringern und den Schub zu verbessern. Die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Magnetabschnitt 20 und einen Anker 10, der sich in Bezug auf den Magnetabschnitt 20 bewegt, auf. Der Anker 10 weist mehrere in Richtung der Relativbewegung gebildete Zähne 12, mehrere zwischen den mehreren Zähnen 12 gebildete Schlitze 15, ein Joch 14, das die mehreren Zähne 12 verbindet, und eine um die mehreren Schlitze 15 gewickelte Wicklung 13 auf. Der Magnetabschnitt 20 weist mehrere Magnete 21 auf, die den mehreren Zähnen 12 über einen Luftzwischenraum gegenüberstehen und in der Richtung der Relativbewegung angeordnet sind. Die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc1 eines Zahnendabschnitts 12c des Ankers 10 und der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts 12b ist Sc1 > Sc2, und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts 12b und der Querschnittsfläche Sy des Jochs 14 in der die Richtung der Relativbewegung kreuzenden Richtung ist Sc2 ≥ Sy.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung, bei der ein Linearmotor verwendet wird, und eine damit versehene Aufhängungsvorrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Bei einem Linearmotor sind Anteile des mit jeder Wicklung verknüpften Magnetflusses durch das Vorhandensein von Endabschnitten nicht im Gleichgewicht und tritt eine Schubpulsation auf. Zur Verringerung der Pulsation sind ein Verfahren zum Ändern der Anzahl der Wicklungen einer Phase, die von den Endabschnitten beeinflusst wird, so dass sie von jenen der anderen Phasen verschieden ist, ein Verfahren zum Ändern der Form von Zähnen und dergleichen bekannt. Beispiele dieser Verfahren schließen PTL 1 ein.
  • Gemäß der in PTL 1 beschriebenen Technik wird eine Pulsation durch Verringern der Querschnittsfläche der Zähne, die sich an einem Endabschnitt befinden, gegenüber der Querschnittsfläche der Zähne, die sich an anderen Endabschnitten befinden, verringert.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2016-92842 A
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der in PTL 1 beschriebenen Technik tritt jedoch das Problem auf, dass ein Ungleichgewicht des Magnetflusses zwischen den jeweiligen Wicklungen infolge einer magnetischen Sättigung auftritt und die Schubpulsation zunimmt, wenn die Querschnittsfläche der sich am Endabschnitt befindenden Zähne zu sehr verringert wird. Überdies tritt das Problem auf, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit einer magnetischen Sättigung zu einer Erhöhung des Streumagnetflusses führt und der zum Schub beitragende Magnetfluss abnimmt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung, bei der ein Linearmotor verwendet wird, und eine damit versehene Aufhängungsvorrichtung bereitzustellen, wodurch die Pulsation verringert werden kann und der Schub verbessert werden kann.
  • Lösung des Problems
  • Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe ist die vorliegende Erfindung durch eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung gekennzeichnet, die Folgendes aufweist: einen Magnetabschnitt und einen Anker, der sich in Bezug auf den Magnetabschnitt bewegt, wobei der Anker mehrere in Richtung der Relativbewegung gebildete Zähne, mehrere zwischen den mehreren Zähnen gebildete Schlitze, ein Joch, das die mehreren Zähne verbindet, und eine um die mehreren Schlitze gewickelte Wicklung aufweist, der Magnetabschnitt mehrere Magnete, die den mehreren Zähnen über einen Luftzwischenraum gegenüberstehen und in Richtung der Relativbewegung angeordnet sind, aufweist, eine Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc eines der Zahnendabschnitte des Ankers und der minimalen Querschnittsfläche Sc2 eines anderen Zahnendabschnitts Sc1 > Sc2 ist und eine Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts und der Querschnittsfläche Sy des Jochs in einer die Richtung der Relativbewegung kreuzenden Richtung Sc2 ≥ Sy ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung und eine damit versehene Aufhängungsvorrichtung bereitgestellt werden, wobei die Schubpulsation gering ist und der Schub hoch ist. Andere Probleme, Konfigurationen und Wirkungen als die vorstehend beschriebenen werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen klar werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • 1A eine perspektivische Außenansicht eines aus einer elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung entnommenen Linearmotorabschnitts,
    • 1 B eine Schnittansicht von 1A entlang der Linie IB-IB (YZ-Ebene),
    • 2A eine Schnittansicht einer Struktur aus dem Stand der Technik,
    • 2B eine Schnittansicht einer Struktur eines Linearmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 3 ein Diagramm von Schub- und Schubpulsationseigenschaften in Abhängigkeit von der Querschnittsfläche eines der Endabschnitte,
    • 4A eine Schnittansicht einer Struktur des Linearmotors in einem Zustand, in dem Wc und Wm einander gleichen (Wc = Wm),
    • 4B eine Schnittansicht einer Struktur eines Linearmotors in einem Zustand, in dem Wc kleiner als Wm ist (Wc < Wm), gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 4C eine Schnittansicht einer Struktur des Linearmotors in einem Zustand, in dem Wc größer als Wm ist (Wc > Wm), gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
    • 5 ein Konfigurationsdiagramm einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung, bei der eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Ähnliche Komponenten werden mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, und ähnliche Erklärungen werden nicht wiederholt.
  • Verschiedene Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht unbedingt voneinander unabhängig, und es sind eine aus mehreren Elementen gebildete Komponente, mehrere aus einem Element gebildete Komponenten, eine bestimmte Komponente, die einen Teil einer anderen Komponente bildet, ein Teil einer bestimmten Komponente, die einen Teil einer anderen Komponente überlappt, und dergleichen zulässig.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung der 1 bis 3 beschrieben. Gemäß einer ersten Ausführungsform bewegen sich ein Anker 10 und ein Magnetabschnitt 20 in Bezug zueinander. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Richtung der Relativbewegung als Z-Richtung definiert und sind zwei die Z-Richtung senkrecht schneidende Richtungen als X-Richtung und Y-Richtung definiert.
  • 1A ist eine perspektivische Außenansicht eines aus der elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung entnommenen Linearmotorabschnitts, und 1 B ist eine Schnittansicht von 1A entlang der Linie IB-IB (YZ-Ebene).
  • Die 1A und 1B zeigen Hauptkomponenten des Linearmotors, und sie zeigen keine anderen mechanischen Teile der elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung. In den 1A und 1B weist ein Linearmotor 1 einen Magnetabschnitt 20 und einen Anker 10, der sich in Bezug auf den Magnetabschnitt 20 bewegt, auf.
  • Der Anker 10 weist mehrere in Z-Richtung (Richtung der Relativbewegung) ausgebildete Zähne 12, mehrere zwischen den mehreren Zähnen 12 ausgebildete Schlitze 15, ein Joch 14, das die mehreren Zähne 12 verbindet, und eine um die mehreren Schlitze gewickelte Wicklung 13 auf. Die mehreren Schlitze 15 bestehen aus einem U-Phasen-Schlitz 15A, einem V-Phasen-Schlitz 15B und einem W-Phasen-Schlitz 15C.
  • Der Magnetabschnitt 20 weist einen rohrförmigen magnetischen Körper 22 (ein Außenrohr) und mehrere Magnete 21, die auf der Seite des Innenumfangs des magnetischen Körpers 22 angeordnet sind, den mehreren Zähnen 12 über einen Luftzwischenraum gegenüberstehen und in Z-Richtung (Richtung der Relativbewegung) angeordnet sind, auf. Überdies befindet sich der Anker 10 auf der Seite des Innenumfangs des rohrförmigen Magnetabschnitts 20.
  • Der Magnetabschnitt 20 und der Anker 10 bewegen sich in Z-Richtung in Bezug zueinander und verursachen eine Kraft in Z-Richtung, d. h. einen Schub.
  • Die Konfiguration dieses Linearmotors weist eine vierpolige Dreischlitzstruktur auf, bei der drei Wicklungen 13 am magnetischen Körper 11 des Ankers 10 angeordnet sind, wodurch die Zähne in Bezug auf vier Magnete gebildet sind. Dies ist ein Beispiel der Konfiguration des Linearmotors, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist, solange ähnliche Wirkungen erhalten werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anzahl der Pole, die Anzahl der Schlitze und einen eine zylindrische Form aufweisenden Linearmotor beschränkt.
  • Der in 1 dargestellte Linearmotor ist ein Beispiel eines Dreiphasen-Linearmotors, der einen Dreiphasen-Wechselstrom auf die drei Wicklungen 13 (13a, 13b und 13c) anwendet und eine beliebige Kraft an einer beliebigen Position durch Ändern der Stromwerte für die drei Wicklungen 13 bewirken kann. Ein Schub wird durch eine Wechselwirkung zwischen einem von den Magneten 21 hervorgerufenen Magnetfluss und einem von den Wicklungen 13 hervorgerufenen Magnetfluss hervorgerufen. Der Linearmotor weist anders als eine Rotationsmaschine Endabschnitte am Anker auf. Es ist bekannt, dass beim Linearmotor infolge des Einflusses der Endabschnitte eine Sekundärschubpulsation auftritt. Diese wird durch ein Ungleichgewicht der miteinander verknüpften Magnetflüsse der drei Phasen infolge der Endabschnitte hervorgerufen.
  • 2 ist eine vergleichende Schnittansicht zweier Linearmotoren mit Zahnendabschnitten unterschiedlicher Abmessungen. 2A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur aus dem Stand der Technik zeigt. Sc2a bezeichnet die minimale Querschnittsfläche eines Zahnendabschnitts 12a, Sc1 bezeichnet die minimale Querschnittsfläche eines Zahnendabschnitts 12c, und Sy bezeichnet die Querschnittsfläche des Jochs 14. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Jochs 14 kreisringförmig und weist einen hohlen Mittelabschnitt auf. Ein Magnetfluss 60 tritt durch den Zahnendabschnitt und das Joch. In 2A sind die minimale Querschnittsfläche Sc2a des Zahnendabschnitts 12a und die minimale Querschnittsfläche Sc1 des Zahnendabschnitts 12c gleich (Sc2a = Sc1).
  • 2B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur des Linearmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die minimale Querschnittsfläche Sc2b eines Zahnendabschnitts 12b kleiner als die minimale Querschnittsfläche Sc1 des Zahnendabschnitts 12c ist (Sc2b < Sc1). Weil der Linearmotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine zylindrische Form hat, sind die Querschnittsflächen der Zahnendabschnitte 12a, 12b und 12c nicht konstant und nehmen die Querschnittsflächen zum Innendurchmesser hin ab. Daher wird der Vergleich anhand der Querschnittsfläche des Zahnendabschnitts, der sich am unteren Abschnitt (der Seite, die der Innendurchmesserseite am nächsten liegt) des Schlitzes gemäß der ersten Ausführungsform befindet, vorgenommen.
  • 3 ist ein Diagramm, das Eigenschaften des Schubs und der Schubpulsation in Bezug auf die Querschnittsfläche eines der Endabschnitte zeigt. Das obere Diagramm in 3 zeigt eine Eigenschaft des Schubs, und das untere Diagramm in 3 zeigt eine Eigenschaft der Schubpulsation. In 3 entspricht die linke Seite der Zeichnung von Sc2 = Sy als Grenze Sc2 < Sy, während die rechte Seite Sc2 > Sy entspricht. Überdies entspricht die linke Seite der Zeichnung von Sc2 = Sc1 als Grenze Sc2 > Sc1, während die rechte Seite Sc2 < Sc1 entspricht.
  • Falls die minimale Querschnittsfläche Sc2 des einen der Zahnendabschnitte von einem Zustand verringert wird, in dem die minimalen Querschnittsflächen Sc2 und Sc1 der Zahnendabschnitte im Linearmotor gleich sind (Sc2 = Sc1), nimmt der Schub zu, erreicht den Maximalwert am Punkt, an dem die minimale Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts und die Querschnittsfläche Sy des Jochs gleich werden (Sc2 = Sy), und nimmt dann ab.
  • Falls die minimale Querschnittsfläche Sc2 des einen der Zahnendabschnitte vom Zustand verringert wird, in dem die minimalen Querschnittsflächen Sc2 und Sc1 der Zahnendabschnitte im Linearmotor gleich sind (Sc2 = Sc1), nimmt die Schubpulsation plötzlich bis zum Punkt ab, an dem die minimale Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts und die Querschnittsfläche Sy des Jochs gleich werden (Sc2 = Sy).
  • Wenn die minimale Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts kleiner als die Querschnittsfläche Sy des Jochs ist (Sc2 < Sy), sättigt der Zahnendabschnitt magnetisch früher als das Joch, und Einflüsse des Endabschnitts auf die Pulsation sind demgemäß gering, während der Schub erheblich abnimmt. Die Beziehung zwischen den minimalen Querschnittsflächen Sc2 und Sc1 der Zahnendabschnitte ist dabei Sc2 > Sc1.
  • Wenn die minimale Querschnittsfläche Sc2 des einen der Zahnendabschnitte verringert wird und die minimale Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts gleich der Querschnittsfläche Sy des Jochs wird (Sc2 = Sy), tritt der Magnetfluss 60 durch den Zahnendabschnitt und das Joch, so dass eine gleichmäßige Magnetflussdichte innerhalb des Zahnendabschnitts und des Jochs erhalten wird. Daher sättigt weder das Joch noch der Zahnendabschnitt magnetisch früher und kann die minimale Querschnittsfläche des Zahnendabschnitts verringert werden, ohne den Schub negativ zu beeinflussen, und dadurch die Schubpulsation verringern.
  • Wenn die minimale Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts größer als die Querschnittsfläche Sy des Jochs ist (Sc2 > Sy), nimmt der Schub ab, und die Schubpulsation nimmt zuerst zu, wenn Sc2 zunimmt, erreicht den Maximalwert und beginnt abzunehmen. Wenn die minimale Querschnittsfläche des Zahnendabschnitts zunimmt, nimmt die Größe der den Magneten in Z-Achsenrichtung gegenüberstehenden Oberfläche des Zahnendabschnitts zu. Weil auf diese Weise der Querschnitt vergrößert wird, an dem sich ein Zahn über zwei Magnete erstreckt, und eine Schleife zwischen der Zahnspitze und den Magneten dargestellt ist, nimmt der für den Schub wirksame Magnetfluss ab und nimmt auch die Pulsation ab.
  • Auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass es unter Berücksichtigung des Zustands, in dem die minimalen Querschnittsflächen Sc2 und Sc1 der Zahnendabschnitte im Linearmotor gleich sind (Sc2 = Sc1), bevorzugt ist, die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc1 eines der Zahnendabschnitte des Ankers 10 und der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts auf Sc1 > Sc2 zu setzen und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts und der Querschnittsfläche Sy des Jochs in der die Richtung der Relativbewegung kreuzenden Richtung auf Sc2 ≥ Sy zu setzen, um einer Verringerung des Schubs entgegenzuwirken und die Pulsation zu verringern.
  • Zusätzlich ist es wünschenswert, den Sensor 50 zum Erfassen der Magnetpolposition des Ankers auf der Seite des Zahnendabschnitts 12c mit einer großen minimalen Querschnittsfläche anzuordnen, wie in 2B dargestellt ist, wenn der Sensor 50 unter Verwendung des Magnetflusses der Magnete in Z-Achsenrichtung in Bezug auf den Anker im Linearmotor in 2B angeordnet wird. Falls der Sensor 50 am Zahnendabschnitt 12b angeordnet wird, besteht die Möglichkeit des Auftretens eines Streumagnetflusses infolge einer magnetischen Sättigung im Fall eines Betreibens mit einem hohen Strom und einer Verringerung der Zuverlässigkeit der Erfassung der Magnetpolposition. Daher kann die Zuverlässigkeit der Erfassung der Magnetpolposition sichergestellt werden, indem der Sensor 50 auf der Seite des Zahnendabschnitts 12c installiert wird, auf der eine geringe Wahrscheinlichkeit einer magnetischen Sättigung besteht.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform kann eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung bereitgestellt werden, die dafür ausgelegt ist, einer Schubpulsation entgegenzuwirken und den Schub zu verbessern.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 3 und 4 beschrieben. Die gleichen Komponenten wie jene der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und es wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
  • In 3 wird der Punkt, an dem die Schubpulsation ihren Maximalwert erreicht, erhalten, wenn die Größe Wc der den Magneten in Z-Achsenrichtung gegenüberstehenden Oberfläche des Zahnendabschnitts 12b und die Größe Wm der dem Zahnendabschnitt 12b in Z-Achsenrichtung gegenüberstehenden Oberflächen der Magnete 21 gleich sind (Wc = Wm).
  • Überdies entspricht die linke Seite der Zeichnung von Wc = Wm als Grenze Wc < Wm, während die rechte Seite Wc > Wm entspricht. Überdies entspricht die linke Seite der Zeichnung von Sc2 = Sc1 als Grenze Sc2 > Sc1, während die rechte Seite Sc2 < Sc1 entspricht.
  • 4A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines Linearmotors in einem Zustand zeigt, in dem Wc und Wm gleich sind (Wc = Wm). Wenn Wc = Wm ist, wie in 4A dargestellt, stehen der Magnet 21 und der Zahnendabschnitt 12b einander zu einer vorgegebenen Zeit ganz gegenüber, so dass der Streumagnetfluss in den Raum minimiert ist und der in die Zähne eintretende Magnetfluss 60 maximiert ist. Auf diese Weise nimmt das Ungleichgewicht des Magnetflusses zwischen den drei Phasen zu und erreicht die Schubpulsation ihren Maximalwert, wie in 3 dargestellt ist.
  • 4B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur des Linearmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem Wc kleiner als Wm (Wc < Wm) ist. Wenn Wc < Wm ist, wie in 4B dargestellt ist, ist die Stirnfläche des Zahnendabschnitts 12b klein und nimmt der in den Zahnendabschnitt 12b eindringende Magnetfluss der Magnete daher ab. Zu dieser Zeit ist der in den Zahnendabschnitt 12b eindringende Magnetfluss der Magnete kleiner als wenn Wc = Wm in 4A ist. Auf diese Weise nimmt das Ungleichgewicht zwischen den Magnetflüssen der drei Phasen ab, nimmt die Schubpulsation ab und nimmt der Schub zu, wie in 3 dargestellt ist.
  • 4C ist eine Schnittansicht, die eine Struktur des Linearmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem Wc größer als Wm (Wc > Wm) ist. Wenn Wc > Wm ist, wie in 4C dargestellt ist, steht der Zahnendabschnitt 12b den beiden benachbarten Magneten 21 gegenüber, wie vorstehend in der ersten Ausführungsform beschrieben, nimmt ein Streumagnetfluss 61 zu, der hervorgerufen wird, weil der Magnetfluss 60, der über das Joch durch die benachbarten Zähne hindurchtritt und über die Spitze des Zahnendabschnitts 12b in den benachbarten Magneten 21 eintritt, abnimmt, und wird auf diese Weise das Ungleichgewicht des Betrags des Magnetflusses zwischen den drei Phasen infolge des Endabschnitts verbessert, während der Schub infolge der Erhöhung des Streumagnetflusses 61 abnimmt.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass es in einem Fall, in dem es Größenbeschränkungen gibt, wünschenswert ist, wenn Wm ≠ Wc (Wc < Wm oder Wc > Wm) ist, um die Pulsation zu verringern. Es sei bemerkt, dass, falls Größenbeschränkungen bestehen, die Größe des Zahnendabschnitts in Z-Achsenrichtung verringert werden kann und ein Hub sichergestellt werden kann, indem Wc < Wm gesetzt wird und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des Zahnendabschnitts 12b und der Querschnittsfläche Sy des Jochs auf Sc2 > Sy gesetzt wird, weil der Hub sichergestellt werden kann, wenn die Größe des Ankers in Z-Achsenrichtung gering ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 5 beschrieben. 5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung unter Verwendung einer elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In der dritten Ausführungsform wird ein Fall beispielhaft beschrieben, in dem eine Fahrzeugaufhängungsvorrichtung in einem Fahrzeug in der Art eines Vierradfahrzeugs montiert ist.
  • Eine Fahrzeugkarosserie 32 bildet die Karosserie eines Fahrzeugs 31. Insgesamt vier Räder 33, einschließlich eines linken und rechten Vorderrads und eines linken und rechten Hinterrads, sind unterhalb der Fahrzeugkarosserie 32 bereitgestellt. Gemäß der dritten Ausführungsform sind vier zwischen der Fahrzeugkarosserie 32 und jedem der Räder 33 bereitgestellte Aufhängungsvorrichtungen 34 aufgenommen, um Vibrationen während der Fahrt zu verringern. Die Aufhängungsvorrichtungen 34 gemäß der dritten Ausführungsform sind elektromagnetische Aufhängungsvorrichtungen unter Verwendung der elektromagnetischen Aktuatorvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenngleich sie in der Zeichnung nicht dargestellt sind, sind eine Stromquelle, die dafür ausgelegt ist, den elektromagnetischen Aktuatoren Strom zuzuführen, und eine Steuereinrichtung, die in der Lage ist, eine elektromagnetische Kraft durch Steuern des Stroms zu variieren, mit den Aufhängungsvorrichtungen 34 verbunden. Die Aufhängungsvorrichtungen 34 verringern direkt auf die Fahrzeugkarosserie einwirkende Vibrationen durch die Verwendung der durch Linearmotoren erzeugten elektromagnetischen Kraft.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform kann auch einer Vergrößerung der die Aufhängungsvorrichtungen 34 bildenden Linearmotoren entgegengewirkt werden. Zusätzlich kann der Montageraum für die Aufhängungsvorrichtungen 34 im Fahrzeug 31 verringert werden und kann dadurch Platz für die Montage von sich auf die Fahrt beziehenden Maschinen eingespart werden.
  • Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen eingeschlossen sind. Die vorstehenden Ausführungsformen wurden detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung in einfacher Weise zu erklären, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf Ausführungsformen beschränkt, die alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Linearmotor
    10
    Anker
    11
    magnetischer Körper
    12
    Zahn
    12a, 12b, 12c
    Zahnendabschnitt
    13
    Wicklung
    14
    Joch
    15
    Schlitz
    15a
    U-Phasen-Schlitz
    15b
    V-Phasen-Schlitz
    15c
    W-Phasen-Schlitz
    20
    Magnetabschnitt
    21
    Magnet
    22
    magnetischer Körper
    31
    Fahrzeug
    32
    Fahrzeugkarosserie
    33
    Rad
    34
    Aufhängungsvorrichtung
    50
    Sensor
    60
    Magnetfluss
    61
    Streumagnetfluss
  • 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
    • JP 2016092842 A [0004]

Claims (7)

  1. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung, aufweisend: einen Magnetabschnitt und einen Anker, der sich in Bezug auf den Magnetabschnitt bewegt, wobei der Anker mehrere in Richtung der Relativbewegung gebildete Zähne, mehrere zwischen den mehreren Zähnen gebildete Schlitze, ein Joch, das die mehreren Zähne verbindet, und eine um die mehreren Schlitze gewickelte Wicklung aufweist, der Magnetabschnitt mehrere Magnete, die den mehreren Zähnen über einen Luftzwischenraum gegenüberstehen und in Richtung der Relativbewegung angeordnet sind, aufweist und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc1 eines Zahnendabschnitts des Ankers und der minimalen Querschnittsfläche Sc2 eines anderen Zahnendabschnitts Sc1 > Sc2 ist und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts und der Querschnittsfläche Sy des Jochs in einer die Richtung der Relativbewegung kreuzenden Richtung Sc2 ≥ Sy ist.
  2. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 1, die einen Sensor aufweist, der die Magnetpolposition des Ankers erfasst, wobei der Sensor auf einer Seite des einen Zahnendabschnitts angeordnet ist.
  3. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetabschnitt als rohrförmiger Abschnitt ausgebildet ist und der Anker auf einer Seite des Innenumfangs des rohrförmigen Magnetabschnitts angeordnet ist.
  4. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die minimale Querschnittsfläche Sc1 des Zahnendabschnitts und die minimale Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts die Querschnittsfläche der sich an den unteren Abschnitten der Schlitze befindenden Zähne sind.
  5. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beziehung zwischen der Größe Wc der Oberfläche des anderen Zahnendabschnitts, die den Magneten in Richtung der Relativbewegung gegenübersteht, und der Größe Wm der Oberflächen der Magnete, die dem anderen Zahnendabschnitt in Richtung der Relativbewegung gegenüberstehen, Wc ≠ Wm ist.
  6. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beziehung zwischen der Größe Wc der Oberfläche des anderen Zahnendabschnitts, die den Magneten in Richtung der Relativbewegung gegenübersteht, und der Größe Wm der Oberflächen der Magnete, die dem anderen Zahnendabschnitt in Richtung der Relativbewegung gegenüberstehen, Wc < Wm ist, und die Beziehung zwischen der minimalen Querschnittsfläche Sc2 des anderen Zahnendabschnitts und der Querschnittsfläche Sy des Jochs Sc2 > Sy ist.
  7. Aufhängungsvorrichtung, welche die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
DE112021005786.3T 2021-01-26 2021-10-15 Elektromagnetische aktuatorvorrichtung und damit versehene aufhängungsvorrichtung Pending DE112021005786T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-010173 2021-01-26
JP2021010173A JP7420755B2 (ja) 2021-01-26 2021-01-26 電磁アクチュエータ装置及びこれを備えたサスペンション装置
PCT/JP2021/038197 WO2022163029A1 (ja) 2021-01-26 2021-10-15 電磁アクチュエータ装置及びこれを備えたサスペンション装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112021005786T5 true DE112021005786T5 (de) 2023-09-21

Family

ID=82654321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112021005786.3T Pending DE112021005786T5 (de) 2021-01-26 2021-10-15 Elektromagnetische aktuatorvorrichtung und damit versehene aufhängungsvorrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240063704A1 (de)
JP (1) JP7420755B2 (de)
KR (1) KR20230113391A (de)
CN (1) CN116669972A (de)
DE (1) DE112021005786T5 (de)
WO (1) WO2022163029A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092842A (ja) 2014-10-29 2016-05-23 ファナック株式会社 コギング力を低減するリニアモータ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5937263B1 (ja) 2015-08-18 2016-06-22 山洋電気株式会社 リニアモータ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092842A (ja) 2014-10-29 2016-05-23 ファナック株式会社 コギング力を低減するリニアモータ

Also Published As

Publication number Publication date
CN116669972A (zh) 2023-08-29
WO2022163029A1 (ja) 2022-08-04
US20240063704A1 (en) 2024-02-22
KR20230113391A (ko) 2023-07-28
JP7420755B2 (ja) 2024-01-23
JP2022114061A (ja) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0845083B1 (de) Magnetische lagervorrichtung und verfahren zum betrieb derselben
EP0334901B1 (de) Transversalflussmaschine in sammleranordnung
DE102012220613B4 (de) Drehende elektrische Maschine
DE69501066T3 (de) Synchronmotor mit im Rotor eingebetteten Permanentmagneten
DE2457783A1 (de) Magnetische anordnung
DE102007007578A1 (de) Elektrische Maschine
DE102006060706A1 (de) Permanentmagnetrotationsmaschine
EP2394352A1 (de) Synchronmaschine
DE102007042824A1 (de) Spule mit variabler Permeabilität
DE2917217A1 (de) Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung
DE112006002546T5 (de) Gleichstrommotor mit asymmetrischen Polen
DE19831165A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere Reluktanzmotor
DE4300440C2 (de) Elektrische Transversalflußmaschine mit ringförmigen Wicklungssträngen
EP1739319A2 (de) Elektromagnetisches Lagersystem
DE102014222064B4 (de) Elektrische Maschine
DE69926561T2 (de) Elektromotor
DE102017128827A1 (de) Multi-Zahnspulenwicklung für eine 2-strängige Drehfeldmaschine
DE102019135510A1 (de) Motorvorrichtung
DE102014002100A1 (de) Synchronmotor mit hoher Ansprechempfindlichkeit
EP2996222A1 (de) Rotor für eine elektrische Maschine
DE112017001733B4 (de) Synchron-Linearmotor
EP0541902B1 (de) Gummilager
DE112021005786T5 (de) Elektromagnetische aktuatorvorrichtung und damit versehene aufhängungsvorrichtung
DE3915623C1 (en) Permanent magnet electrical machine - has magnetic flow direction crossing direction of motor movement and permanent magnetic excitation
DE102007038601A1 (de) Elektrische Maschine mit einer Wicklung zur Erzeugung eines Drehfeldes und Verfahren zur Herstellung der Wicklung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed