WO2011012111A9 - Method for operating a magnetic actuator - Google Patents

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WO2011012111A9
WO2011012111A9 PCT/DE2010/000857 DE2010000857W WO2011012111A9 WO 2011012111 A9 WO2011012111 A9 WO 2011012111A9 DE 2010000857 W DE2010000857 W DE 2010000857W WO 2011012111 A9 WO2011012111 A9 WO 2011012111A9
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winding
field
magnetic
controllable current
output shaft
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Jürgen MAAS
Dirk GÜTH
Martin Aust
Christian Graf
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Hochschule Ostwestfalen-Lippe
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Publication of WO2011012111A9 publication Critical patent/WO2011012111A9/en
Publication of WO2011012111A3 publication Critical patent/WO2011012111A3/en

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    • 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
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P15/00Arrangements for controlling dynamo-electric brakes or clutches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/0016Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover
    • H02P29/0027Controlling a clutch between the prime mover and the load
    • 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
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D2037/002Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive characterised by a single substantially axial gap in which the fluid or medium consisting of small particles is arranged

Definitions

  • the invention relates to the operation of a magnetic actuator for transmitting and / or generating torques, comprising a drive shaft and an output shaft, to which the field-excited forces of a magnetorheological medium act in at least one gap.
  • Magnetorheological fluids often abbreviated MRF.
  • Magnetorheological fluids are suspensions of micron-order magnetic particles that form chains under an applied magnetic field. This increases the apparent viscosity of the magnetorheological fluids up to solidification.
  • the drive shaft ends in a housing in a flange, that on the flange at least one cylinder
  • a rotating field is applied to a field generator of such an actuator, it can be achieved that a torque can be provided both on the drive shaft and on the output shaft.
  • Feldes is further provided that through the housing a pointing into the housing interior, of the drive shaft
  • Field generator can be easily connected electrically through the housing of the device. Is there a radially inner and a likewise fixed to the housing, radially outside field generator provided and is also between the outer field generator and a radially outer cylinder of the rotor
  • This controllable current can be constant, in particular have a DC component, but this need not. It may also be an alternating current of arbitrary frequency and waveform, which may therefore be time-dependent and / or a component dependent on the position of the drive shaft to the output shaft and / or of a load,
  • controllable current There are two possibilities for impressing the controllable current. It can be provided that the m-phases of the rotating field of the controllable current is impressed directly, for example, when these m-phases are connected together in a star connection and the controllable current is switched to this star point.
  • At least one separately formed winding of a field generator is acted upon by the controllable current.
  • the rotating field and the controllable current can be kept completely independent of each other and is the influence of the controllable current on the overall system
  • a separately formed winding has 2m winding packages and that the winding packages are spatially arranged directly following one another and connected in opposite directions in series and / or in parallel. Regardless of the spatial configuration, radially wound winding packages or axially wound winding packages, this measure ensures that with
  • Magnetorheological media filled columns over its axial length uniformly influenced by a radially also largely largely over the axial length constant, magnetic field of the controllable current.
  • radially extending winding packages are controlled by a drive circuit such that a static field is generated, for example, that of
  • the drive circuit may be formed as a 1-Q controller or as a 2-Q controller or as a 4-Q controller, by which in a diagram of the voltage applied to the winding package over the voltage in the
  • Winding packet flowing current of the mathematically first, the first and the third as well as all four quadrants can be put.
  • Winding packets from a drive circuit such as
  • the drive circuit as a Pulse inverter with branches or as one
  • Pulse inverter with m + 1 branches or by m H-bridges or as a matrix converter is formed.
  • a pulse inverter with m branches then each of the m winding packages is applied, which are connected together to form a central star. If a pulse inverter with m + 1 branches is used, the central star is connected to the m + branch.
  • the magnetic flux generated by fields by a magnetic hysteresis exhibiting and / or by a magnetic and / or by a magnetically anisotropic material receives a preferred direction, for example, a core of a field generator from a hysteresis
  • anisotropic magnetic materials or magnetic materials themselves can be suitably used and arranged to conduct the magnetic flux in a preferential direction, whereby the usable amount of magnetic flux density is increased with the same energy supply to the field generator.
  • FIG. 2 shows an actuator serving as coupling and drive with a radially outer field generator in an axial longitudinal section
  • FIG. 3 shows an actuator with two field generators serving as clutch and drive
  • FIG. 5 shows a serving as a brake actuator and actuator with two field generators
  • Fig. 7 a parallel circuit of an outside
  • Fig. 9 a series connection of an outside
  • FIG. 11 shows the feeding of the winding packages according to FIG. 10 with a rotating field and a controllable current
  • FIG. Fig. 12 a radial section through axially arranged
  • Winding packages with separate winding packages for the controllable current Winding packages with separate winding packages for the controllable current
  • Fig. 15 a representation of the in the circuit diagrams
  • FIG. 18 a pulse inverter with m branches
  • FIG. 19 a pulse inverter with m + 1 branch
  • FIG. 20 a drive circuit having m H bridges
  • Fig. 22 a model of the control of an asynchronous machine
  • Fig. 23 a control of a clutch-motor combination.
  • Fig. 1 shows in an axial longitudinal section an actuator 1, which serves to transmit a torque from a drive shaft 2 to an output shaft 3 and also generate a torque, thus can fulfill the functions "clutch” and "drive”.
  • the drive shaft 2 is made in a housing 4
  • housing 4 For example, aluminum rotatably trapped in only indicated bearings 5, 6 and forms within the housing 4 a
  • a cylinder 9 made of a steel, optionally from a
  • the output shaft 3 is rotatably trapped in an opening in the housing 4 in two indicated bearings 10,11.
  • the output shaft 3 passes through a formed by the housing 4 core 12, the radially outward one
  • Field producer 13 carries. Inside the case, coaxial
  • a flange 14 is formed from the output shaft 3, for example, an aluminum, the one
  • Cylinder 15 also made of a steel, if necessary. from another anisotropic material, wears.
  • the rotor 16 of the output shaft 3 is at the opposite end of the flange 14 of the cylinder 15 with respect to the
  • Cylinder 9 of the rotor 8 of the drive shaft 2 is sealed, whereby a remaining gap between the cylinders 9,15 18 is completed with a seal 19.
  • the gap 18 between the cylinders 9,15 as well as the space 20 between the flanges 7,15 is with a
  • Carbonyl iron powder of a particle diameter of a few microns in an oil-based carrier liquid Carbonyl iron powder of a particle diameter of a few microns in an oil-based carrier liquid.
  • the magnetorheological medium is located exclusively in the gap 18 and the space 20. Between the inner field generator 13 and the cylinder 15 of the rotor 16 of the output shaft 3 remains an air gap 21 as well as between the housing inner side 22 and the cylinder 9 of the rotor 8 of the drive shaft 2, an air gap 23 remains.
  • the actuator 1 can be used for torque generation in the manner of an electric motor the clutch function is maintained
  • Fig. 2 shows another embodiment of an actuator 25 with a 'radially outer, fixed housing Felderzeuger 26.
  • seals 27,28 is one with a
  • this embodiment of an actuator 25 can be used for the functions "clutch” and “drive”, as between the field generator 26 and the Cylinder 32 of the output shaft 33 of the necessary air gap 34 remains.
  • Output shaft 45 significantly increased, which means an increase in the transmittable torque. It can be the
  • magnetic fields B also be directed opposite and so the effect in particular on the with the
  • magnetorheological medium filled gap 42 at least partially cancel each other.
  • 46 are acc. Fig. 4 two with a
  • Magnetorheologi Staintch Magnetorheologi Staint ap 48 between the cylinder 50 and a cylinder 53 of a rotor 54 of an output shaft 55, however, is used as a working gap for the function "clutch".
  • the two field generators 49,56 can by a corresponding generating the magnetic B fields, the individual functions are also displayed independently of each other.
  • FIGS. 6 to 9 show schematically radially wound winding packages. If these are individual coils, the
  • FIG. 8 shows winding packages 69, 70 in the case of an internal field generator
  • FIG. 9 winding packages 71, 72 in the case of an external field generator, in which a continuous winding wire 73, 74 axially has an alternating winding direction, such that a series connection
  • FIG. 10 shows in a cross-section six winding packages 76-81, twice the number of the here
  • FIG. 11 further shows, two winding packages 76, 79; 77.80; 78.81
  • the two winding packages 76, 79; 77.80; 78,81 are interconnected on one side in a star 82, the
  • Control circuit is imposed.
  • Field generator 85 are acted upon, cf. FIGS. 12 and 13.
  • winding packets 86-91 are arranged spatially immediately one after the other and operated in pairs in a star connection at a three-phase voltage.
  • a loading of this three-phase voltage with a controllable current i 0 is not required, but is here with the controllable current i 0 from six
  • Winding packages 93-98 existing, trained separately winding 84 acted upon. These winding packages 93-98 are arranged here directly successive over the circumference and connected in series in opposite directions. In particular radially extending windings can be used for the generation of a static field, so also for the application of a controllable current i 0 .
  • FIG. 14 shows a drive circuit, in particular for such radially extending windings, designed as a 1-Q positioner
  • the drive circuit acc. Fig. 16 shows a 2-Q controller
  • Fig. 17 allows the placement in all quadrants in the diagram U 0 over i 0 .
  • the above-described drive circuits for the generation of a static field, caused by the controllable current i 0 can find particular use in connection with a pulse inverter 103 here three branches 104-106 for the generation of a three-phase rotating field, so that there is a superposition of the Rotating field with the static field comes.
  • Fig. 20 shows a matrix converter 120, whose three branches 121-123 here correspond to the number of phases corresponding to three
  • Windings 124-126 created create a rotating field, which a static field with drive circuits gem. can be superimposed on Figs. 14, 16 and 17, or, as shown in Fig. 21, has an m + 1 branch 127, which is connected to the together in a star 128 windings 124-126.
  • the torque of the motor is proportional to the product of the flux linkage v
  • the generatable clutch torque T c is a function of the magnitude of the magnetic flux density, taking into account the geometry of the shear gap.
  • the corresponding control variables in this case represent the two setpoint torques of the motor T M * and of the clutch T c * , which are defined by the current i Sq * and the magnetic flux

Abstract

The invention relates to a method for operating a magnetic actuator (1) for the transmission and/or generation of torques, said actuator comprising a driving shaft (2) and a driven shaft (3) onto which field-induced forces of a magnetorheological medium act in at least one gap (18, 20) between the driving shaft (2) and the driven shaft (3). An m-phase rotary field (B) is applied to at least one field generator (13), said rotary field having a controllable current (i0, iSd, iSq).

Description

Verfahren für den Betrieb eines magnetischen Aktors Beschreibung: Method for Operating a Magnetic Actuator Description:
Die Erfindung betrifft den Betrieb eines magnetischen Aktors für eine Übertragung und/oder Erzeugung von Drehmomenten, aufweisend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, auf die die felderregten Kräfte eines magnetorheologischen Mediums in wenigstens einem Spalt einwirken. The invention relates to the operation of a magnetic actuator for transmitting and / or generating torques, comprising a drive shaft and an output shaft, to which the field-excited forces of a magnetorheological medium act in at least one gap.
Magnetorheologische Fluide, häufig MRF abgekürzt, sind Magnetorheological fluids, often abbreviated MRF, are
Flüssigkeiten, die vergleichbar Ferrofluiden auf ein Liquids comparable to ferrofluids on a
Magnetfeld reagieren, sich aber im Gegensatz zu diesen dabei verfestigen. Magnetorheologische Fluide sind Suspensionen von magnetischen Teilchen in der Größenordnung von Mikrometern, die bei einem angelegten Magnetfeld Ketten ausbilden. Dies erhöht die scheinbare Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeiten bis hin zu einer Verfestigung. Magnetic field react, but in contrast to this solidify. Magnetorheological fluids are suspensions of micron-order magnetic particles that form chains under an applied magnetic field. This increases the apparent viscosity of the magnetorheological fluids up to solidification.
Diese physikalischen Eigenschaften der magnetorheologischen Fluiden erlaubt es, insbesondere Drehmomente über angelegte, magnetische Felder gleichsam einstellbar zu übertragen, wie es bspw. aus der US 7,240,485 B2 bekannt ist. These physical properties of the magnetorheological fluids make it possible, in particular to transmit torques via applied magnetic fields as it were adjustable, as is known, for example, from US Pat. No. 7,240,485 B2.
Werden jedoch die auf die magnetorheologischen Fluide However, those on the magnetorheological fluids
einwirkenden Druckkräfte zu groß, zerbrechen die in einem Magnetfeld gebildeten Ketten, so dass den übertragbaren  acting compressive forces too large, break the chains formed in a magnetic field, so that the transferable
Kräften Grenzen gesetzt sind.  Forces are limited.
Die DE 10 2009 011096.8 schlägt einen magnetischen Aktor für eine Übertragung von Drehmomenten vor, bei dem über einen mit einem magnetorheologischen Medium gefüllten Spalt hinweg unter Einwirkung magnetischer Feldkräfte auch vergleichsweise große Drehmomente übertragen werden können, der in DE 10 2009 011096.8 proposes a magnetic actuator for a transmission of torques, in which comparatively large torques can be transmitted via a gap filled with a magnetorheological medium under the action of magnetic field forces
BESTÄTIGUNGSKOPIE vorteilhafter Weise schleifringlos ausgebildet auch der CONFIRMATION COPY advantageously designed slip-ring also the
Erzeugung von Drehmomenten dienen kann und der darüber hinaus mechanisch einfach gestaltet ist. Generation of torques can serve and beyond that is designed mechanically simple.
Bei dem dort erläuterten magnetischen Aktor ist vorgesehen, dass die Antriebswelle in einem Gehäuse in einem Flansch endet, dass auf dem Flansch wenigstens ein Zylinder In the magnetic actuator explained there, it is provided that the drive shaft ends in a housing in a flange, that on the flange at least one cylinder
angeordnet ist und dass der Zylinder koaxial unter Ausbildung eines mit dem magnetorheologischen Medium gefüllten Spalts die Abtriebswelle übergreift. is arranged and that the cylinder coaxially engages over the output shaft forming a gap filled with the magnetorheological medium gap.
Dieser Aktor lässt sich in vorteilhafter Weise als Motor für eine Drehmomenterzeugung durch ein Anlegen elektrischer This actuator can be advantageously as a motor for torque generation by applying electrical
Felder verwenden, aber auch als drehmomentbelastbarer Use fields, but also as torque-resistant
Generator, so dass die hier durchgängig verwendeten Generator, so that used here consistently
Bezeichnungen Antriebs- und Abtriebswelle hinsichtlich ihrer Funktion nach der ausgewählten Betriebsart zu vertauschen sind. Designating the input and output shafts with respect to their function according to the selected operating mode.
Wird an einen Felderzeuger eines solchen Aktors ein Drehfeld angelegt, kann erreicht werden, dass ein Drehmoment sowohl an der Antriebs- als auch an der Abtriebswelle bereit gestellt werden kann. If a rotating field is applied to a field generator of such an actuator, it can be achieved that a torque can be provided both on the drive shaft and on the output shaft.
Für das Erzeugen eines anzulegenden elektromagnetischen For generating an electromagnetic to be applied
Feldes ist weiter vorgesehen, dass durch das Gehäuse ein in das Gehäuseinneren weisender, von der Antriebswelle  Feldes is further provided that through the housing a pointing into the housing interior, of the drive shaft
durchsetzter Kern ausgebildet wird, der in weiterer,  penetrated core is formed, which in further,
konstruktiver Ausgestaltung einen radial innen liegenden Felderzeuger trägt. Diese Maßnahmen erlauben die  constructive design carries a radially inner field generator. These measures allow the
schleifringlose Ausbildung der Vorrichtung, da der  schleifringlose training of the device, as the
Felderzeuger problemlos durch das Gehäuse der Vorrichtung elektrisch verschaltet werden kann. Wird dort ein radial innen liegender und ein gleichfalls gehäusefester, radial außen liegender Felderzeuger vorgesehen und ist ferner zwischen dem äußeren Felderzeuger und einem radial außen angeordneten Zylinder des Rotors der Field generator can be easily connected electrically through the housing of the device. Is there a radially inner and a likewise fixed to the housing, radially outside field generator provided and is also between the outer field generator and a radially outer cylinder of the rotor
Antriebswelle ein mit dem magnetorheologisehen Medium Drive shaft with the magnetorheological medium
gefüllter Spalt vorgesehen, so können radial innen liegende Spalten beispielsweise für Kupplungszwecke und äußere Spalten für ein Abbremsen bei entsprechendem Anlegen magnetischer Felder genutzt werden. filled gap provided so radially inner columns, for example, for coupling purposes and outer columns for braking with appropriate application of magnetic fields can be used.
Insbesondere für den Betrieb derartiger, aus der DE 10 2009 011 096.8 bekannten magnetischen Aktoren für eine Übertragung und/oder Erzeugung von Drehmomenten, aufweisend eine In particular, for the operation of such, from DE 10 2009 011 096.8 known magnetic actuators for transmission and / or generation of torques, comprising a
Antriebswelle und eine Abtriebswelle, auf die die Drive shaft and an output shaft to which the
felderregten Kräfte eines magnetorheologisehen Mediums in wenigstens einem Spalt zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle einwirken, wird gemäß des Anspruchs 1 nach der Erfindung vorgesehen, dass an wenigstens einem Felderzeuger ein m-phasiges Drehfeld angelegt ist und dass das Drehfeld einen steuerbaren Stroms aufweist, bspw. derart, dass dem Drehfeld das Feld eines steuerbaren Stroms überlagert wird. field-excited forces of a magnetorheological medium acting in at least one gap between the drive shaft and the output shaft is provided according to claim 1 of the invention that at least one field generator m-phase rotating field is applied and that the rotating field has a controllable current, eg. such that the rotating field is superimposed on the field of a controllable current.
Diese Maßnahme erlaubt es, die in Rede stehenden magnetischen Aktoren in unterschiedlichsten Funktionsvarianten zu This measure allows the magnetic actuators in question in a wide variety of functional variants
betreiben, insbesondere aufweisend die Funktionen Bremse und Kupplung, Bremse und elektromotorischer Drehmomenterzeuger, Kupplung und elektromotorischer Drehmomenterzeuger sowie Bremse, Kupplung und elektromotorischer Drehmomenterzeuger, wobei jeweils die einzelnen Funktionen getrennt voneinander regelbar sein können. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein radial innen liegender und ein radial außen liegender  operate, in particular having the functions brake and clutch, brake and electric motor torque generator, clutch and electric motor torque generator and brake, clutch and electric motor torque generator, each of which the individual functions can be controlled separately. This applies in particular if a radially inner and a radially outer lying
Felderzeuger vorgesehen sind. Infolge des Verschiebens des m-phasigen Drehfeldes durch den steuerbaren Strom können die mit einem magnetorhelogischen Medium gefüllten Spalten gezielt in ihrem physikalischen Übertragungsverhalten gesteuert und damit die Funktionen gleichsam geschaltet werde . Field generators are provided. As a result of the displacement of the m-phase rotating field by the controllable current, the columns filled with a magnetorheological medium can be targeted in their physical transfer behavior controlled and thus the functions are switched as it were.
Dieser steuerbare Strom kann konstant sein, insbesondere eine Gleichstromkomponente aufweisen, muss dies jedoch nicht. Es kann sich auch um einen Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform handeln, der also zeitabhängig und/oder eine von der Stellung der Antriebswelle zu der Abtriebswelle und/oder von einer Last abhängige Komponente darstellen kann, This controllable current can be constant, in particular have a DC component, but this need not. It may also be an alternating current of arbitrary frequency and waveform, which may therefore be time-dependent and / or a component dependent on the position of the drive shaft to the output shaft and / or of a load,
gegebenenfalls auch zusätzlich zu der Gleichstromkomponente aufgeprägt . optionally also imprinted in addition to the DC component.
Für die Aufprägung des steuerbaren Stroms bieten sich zwei Möglichkeiten. Es kann vorgesehen sein, dass den m-Phasen des Drehfelds der steuerbare Strom unmittelbar aufgeprägt wird, beispielsweise wenn diese m-Phasen in einer Sternschaltung zusammengeschaltet sind und der steuerbare Strom auf diesen Sternpunkt aufgeschaltet is . There are two possibilities for impressing the controllable current. It can be provided that the m-phases of the rotating field of the controllable current is impressed directly, for example, when these m-phases are connected together in a star connection and the controllable current is switched to this star point.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass durch den steuerbaren Strom wenigstens eine gesondert ausgebildete Wicklung eines Felderzeugers beaufschlagt wird. Hierbei wird zwar eine zusätzliche Wicklung in Kauf genommen, jedoch können durch diese Maßnahme das Drehfeld und der steuerbare Strom voneinander völlig unabhängig gehalten sein und ist der Einfluss des steuerbaren Stroms auf das Gesamtsystem Alternatively or additionally, it can be provided that at least one separately formed winding of a field generator is acted upon by the controllable current. In this case, although an additional winding is accepted, but by this measure the rotating field and the controllable current can be kept completely independent of each other and is the influence of the controllable current on the overall system
magnetischer Aktor unmittelbar erkennbar bzw. steuerbar.  magnetic actuator immediately recognizable or controllable.
Es wird dann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass eine gesondert ausgebildete Wicklung 2m Wicklungspakete aufweist und dass die Wicklungspakete räumlich unmittelbar aufeinander abfolgend angeordnet und gegenläufig in Reihe und/oder parallel verschaltet sind. Unabhängig von der räumlichen Ausbildung, radial gewickelte Wicklungspakete oder axial gewickelte Wicklungspakete, wird durch diese Maßnahme sichergestellt, dass die mit It will then expediently be provided that a separately formed winding has 2m winding packages and that the winding packages are spatially arranged directly following one another and connected in opposite directions in series and / or in parallel. Regardless of the spatial configuration, radially wound winding packages or axially wound winding packages, this measure ensures that with
magnetorheologischen Medien gefüllten Spalten über ihre axiale Länge gleichmäßig von einem auch radial weitgehend über die axiale Länge gleichbleibenden, magnetischen Feld des steuerbaren Stroms beeinflusst werden. Magnetorheological media filled columns over its axial length uniformly influenced by a radially also largely largely over the axial length constant, magnetic field of the controllable current.
Ähnliches wird erreicht, wenn vorgesehen ist, dass durch das Drehfeld 2m Wicklungspakete beaufschlagt werden und dass die Wicklungspakete räumlich jeweils in einer Anordnung n-tes Wicklungspaket mit (n + m) -tem Wicklungspaket in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Sind die Wicklungspakete radial angeordne , werden diese nacheinander mit der ersten bis zur letzten und dann erneut mit der ersten bis zur letzten Phase beaufschlagt. Erstrecken sich die The same is achieved if it is provided that are acted upon by the rotating field 2m winding packets and that the winding packets are spatially connected in each case in an arrangement n-th winding package with (n + m) -tem winding packet in series and / or in parallel. If the winding packages are arranged radially, they are acted upon successively with the first to the last and then again with the first to the last phase. Are they extending?
Wicklungspakete axial, liegen gleichphasig beaufschlagte Wicklungspakete in einem Querschnitt diametral gegenüber. Winding packages axially, are in phase applied winding packages diametrically opposite in a cross section.
Insbesondere radial sich erstreckende Wicklungspakete werden von einer Ansteuerschaltung derart angesteuert, dass ein statisches Feld erzeugt wird, beispielsweise das des In particular radially extending winding packages are controlled by a drive circuit such that a static field is generated, for example, that of
steuerbaren Stroms. Dabei kann die Ansteuerschaltung als ein 1-Q-Steller oder als ein 2-Q-Steller oder als ein 4-Q-Steller ausgebildet sein, durch die in einem Diagramm der an dem Wicklungspaket anliegende Spannung über dem in dem controllable current. In this case, the drive circuit may be formed as a 1-Q controller or as a 2-Q controller or as a 4-Q controller, by which in a diagram of the voltage applied to the winding package over the voltage in the
Wicklungspaket fließenden Strom der mathematisch erste, der erste und der dritte sowie alle vier Quadranten gestellt werden können. Winding packet flowing current of the mathematically first, the first and the third as well as all four quadrants can be put.
Ebenso ist bevorzugt, dass axial sich erstreckende It is also preferred that axially extending
Wicklungspakete von einer Ansteuerschaltung derart  Winding packets from a drive circuit such
angesteuert werden, dass ein Drehfeld erzeugt wird. Solches ist vergleichbar mit herkömmlichen Elektromotoren und es kann weiter vorgesehen werden, dass die Ansteuerschaltung als ein Pulswechselrichter mit- m Zweigen oder als ein be controlled so that a rotating field is generated. Such is comparable to conventional electric motors and it can be further provided that the drive circuit as a Pulse inverter with branches or as one
Pulswechselrichter mit m+1 Zweigen oder durch m H-Brücken oder als ein Matrix-Umrichter ausgebildet ist. Bei einem Pulswechselrichter mit m Zweigen wird dann jedes der m Wicklungspakete beaufschlagt, die zu einem zentralen Stern zusammengeschaltet sind. Findet ein Pulswechselrichter mit m+1 Zweigen Verwendung, ist auf den m+lten Zweig der zentrale Stern aufgeschaltet . Pulse inverter with m + 1 branches or by m H-bridges or as a matrix converter is formed. In a pulse inverter with m branches then each of the m winding packages is applied, which are connected together to form a central star. If a pulse inverter with m + 1 branches is used, the central star is connected to the m + branch.
Im Gegensatz zu einem Pulswechselrichter mit nur m Zweigen kann bei einem Pulswechselrichter mit m+1 Zweigen dem Betrieb des magnetischen Aktors auch der steuerbare Strom unmittelbar aufgeprägt werden. Dies ist auch bei den m H-Brücken sowie bei einem Matrix-Umrichter möglich. In contrast to a pulse inverter with only m branches, in a pulse inverter with m + 1 branches, the operation of the magnetic actuator and the controllable current can be impressed directly. This is also possible with the m H bridges and with a matrix converter.
Unabhängig von der Ausführung des Aktors kann weiter Regardless of the execution of the actuator can continue
vorgesehen werden, dass der durch Felder erzeugte magnetische Fluß durch ein eine magnetische Hysterese aufweisendes und/oder durch ein magnetisches und/oder durch ein magnetisch anisotropes Material eine Vorzugsrichtung erhält, bspw. kann ein Kern eines Felderzeugers aus einer eine Hysterese provided that the magnetic flux generated by fields by a magnetic hysteresis exhibiting and / or by a magnetic and / or by a magnetically anisotropic material receives a preferred direction, for example, a core of a field generator from a hysteresis
aufweisenden ferromagnetischen Legierung bestehen, wodurch ein Haltemoment auch ohne anliegendes elektrisches Feld, stromlos, erzeugt werden kann. consist ferromagnetic alloy, whereby a holding torque can also be generated without applied electric field, de-energized.
Auch anisotrope Magnetwerkstoffe oder magnetische Werkstoffe selbst können, geeignet eingesetzt und angeordnet, den magnetischen Fluss in einer Vorzugsriehtung leiten, womit der nutzbare Betrag der magnetischen Flussdichte bei gleicher Energiezufuhr zum Felderzeuger gesteigert wird. Even anisotropic magnetic materials or magnetic materials themselves can be suitably used and arranged to conduct the magnetic flux in a preferential direction, whereby the usable amount of magnetic flux density is increased with the same energy supply to the field generator.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1: einen als Kupplung und Antrieb dienenden Aktor mit einem radial innen liegenden Felderzeuger in einem axialen Längsschnitt, The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which only exemplary embodiments are shown schematically. In the drawing shows: 1: serving as a clutch actuator and actuator with a radially inner field generator in an axial longitudinal section,
Fig. 2: einen als Kupplung und Antrieb dienenden Aktor mit einem radial außen liegenden Felderzeuger in einem axialen Längsschnitt, Fig. 3: einen als Kupplung und Antrieb dienenden Aktor mit zwei Felderzeugern, 2 shows an actuator serving as coupling and drive with a radially outer field generator in an axial longitudinal section, FIG. 3 shows an actuator with two field generators serving as clutch and drive, FIG.
Fig. 4: einen als Kupplung und Bremse dienenden Aktor mit zwei Felderzeugern, 4 shows a serving as a clutch and brake actuator with two field generators,
Fig. 5: einen als Bremse und Antrieb dienenden Aktor mit zwei Felderzeugern, 5 shows a serving as a brake actuator and actuator with two field generators,
Fig. 6: die Parallelschaltung eines innen liegenden Fig. 6: the parallel connection of an internal
Felderzeugers,  Field producer,
Fig. 7: eine Parallelschaltung eines außen liegenden Fig. 7: a parallel circuit of an outside
Felderzeugers , Fig. 8: eine Reihenschaltung eines innen liegenden  Feldzeugers, Fig. 8: a series connection of an internal
Felderzeugers,  Field producer,
Fig. 9: eine Reihenschaltung eines außen liegenden Fig. 9: a series connection of an outside
Felderzeugers ,  Field producer,
Fig. 10: einen ersten radialen Schnitt durch einen 10 shows a first radial section through a
Felderzeuger mit axialen Wicklungen,  Field generator with axial windings,
Fig. 11: die Speisung der Wicklungspakete gemäß Figur 10 mit einem Drehfeld und einem steuerbaren Strom, Fig. 12: einen radialen Schnitt durch axial angeordnete11 shows the feeding of the winding packages according to FIG. 10 with a rotating field and a controllable current, FIG. Fig. 12: a radial section through axially arranged
Wicklungspakete mit separaten Wicklungspaketen für den steuerbaren Strom, Winding packages with separate winding packages for the controllable current,
Fig. 13: die Verschaltung der Wicklungspakete gemäß Figur 13: the interconnection of the winding packages according to FIG
12,  12
Fig. 14: einen 1-Q-Steller, 14 shows a 1-Q actuator,
Fig. 15: eine Darstellung der in den Schaltplänen Fig. 15: a representation of the in the circuit diagrams
vereinfacht wiedergegebenen Schalter,  simplified reproduced switch,
Fig. 16: einen 2-Q-Steller, 16: a 2-Q controller,
Fig. 17: einen 4-Q-Steller, 17 shows a 4-Q actuator,
Fig. 18: einen Pulswechselrichter mit m Zweigen, Fig. 19: einen Pulswechselrichter mit m+1 Zweig, 18: a pulse inverter with m branches, FIG. 19: a pulse inverter with m + 1 branch,
Fig. 20: eine m H-Brücken aufweisende Ansteuerschaltung, FIG. 20: a drive circuit having m H bridges, FIG.
Fig. 21: einen Matrix-Umrichter, 21: a matrix converter,
Fig. 22: ein Modell der Ansteuerung einer Asynchronmaschine und Fig. 22: a model of the control of an asynchronous machine and
Fig. 23: eine Regelung einer Kupplungs-Motor-Kombination . Fig. 23: a control of a clutch-motor combination.
Fig. 1 zeigt in einem axialen Längsschnitt einen Aktor 1, der der Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle 2 auf eine Abtriebswelle 3 dient und der auch ein Drehmoment erzeugen, mithin die Funktionen „Kupplung" und „Antrieb" erfüllen kann. Die Antriebswelle 2 ist in einem Gehäuse 4 aus beispielsweise Aluminium drehbar in nur angedeuteten Lagern 5 , 6 gefangen und bildet innerhalb des Gehäuses 4 einen Fig. 1 shows in an axial longitudinal section an actuator 1, which serves to transmit a torque from a drive shaft 2 to an output shaft 3 and also generate a torque, thus can fulfill the functions "clutch" and "drive". The drive shaft 2 is made in a housing 4 For example, aluminum rotatably trapped in only indicated bearings 5, 6 and forms within the housing 4 a
Flansch 7 eines Rotors 8 aus. Auf diesen Flansch 7 ist ein Zylinder 9 aus einem Stahl, gegebenenfalls aus einem Flange 7 of a rotor 8 off. On this flange 7 is a cylinder 9 made of a steel, optionally from a
anisotropen Material, aufgesetzt, der die Abtriebswelle 3 übergreift . Anisotropic material, put on, which engages over the output shaft 3.
Auch die Abtriebswelle 3 ist in einer Durchbrechung in dem Gehäuse 4 in zwei angedeuteten Lagern 10,11 drehbar gefangen. Dabei durchsetzt die Abtriebswelle 3 einen von dem Gehäuse 4 ausgebildeten Kern 12, der radial außen liegend einen Also, the output shaft 3 is rotatably trapped in an opening in the housing 4 in two indicated bearings 10,11. In this case, the output shaft 3 passes through a formed by the housing 4 core 12, the radially outward one
Felderzeuger 13 trägt. In dem Gehäuseinneren, koaxial Field producer 13 carries. Inside the case, coaxial
innerhalb des Zylinders 9 des Rotors 8 der Antriebswelle 2, wird von der Abtriebswelle 3 ebenfalls ein Flansch 14 aus beispielsweise einem Aluminium ausgebildet, der einen within the cylinder 9 of the rotor 8 of the drive shaft 2, a flange 14 is formed from the output shaft 3, for example, an aluminum, the one
Zylinder 15 ebenfalls aus einem Stahl, ggfls. aus einem anderen anisotropen Material, trägt. Cylinder 15 also made of a steel, if necessary. from another anisotropic material, wears.
Der Rotor 16 der Abtriebswelle 3 ist an dem dem Flansch 14 gegenüberliegenden Ende des Zylinders 15 gegenüber dem The rotor 16 of the output shaft 3 is at the opposite end of the flange 14 of the cylinder 15 with respect to the
Zylinder 9 des Rotors 8 der Antriebswelle 2 abgedichtet, wodurch ein zwischen den Zylindern 9,15 verbleibenden Spalt 18 mit einer Dichtung 19 abgeschlossen wird.  Cylinder 9 of the rotor 8 of the drive shaft 2 is sealed, whereby a remaining gap between the cylinders 9,15 18 is completed with a seal 19.
Der Spalt 18 zwischen den Zylindern 9,15 wie auch der Raum 20 zwischen den Flanschen 7,15 ist mit einem The gap 18 between the cylinders 9,15 as well as the space 20 between the flanges 7,15 is with a
magnetorheologischen Medium gefüllt, vorzugsweise einem  filled magnetorheological medium, preferably one
Carbonyl -Eisenpulver eines Partikeldurchmessers von einigen Mikrometern in einer ölbasierten Trägerflüssigkeit .  Carbonyl iron powder of a particle diameter of a few microns in an oil-based carrier liquid.
Das den Fließwiderstand des magnetorheologischen Mediums verändernde und damit eine einstellbare Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 This changes the flow resistance of the magnetorheological medium and thus an adjustable torque transmission between the drive shaft 2 and the output shaft 3
ermöglichende, magnetische Feld, durch B angedeutet, wird durch den gehäusefesten Felderzeuger 13 generiert, der auf dem massiv ausgeführten oder geblechten Kern 12 angeordnet ist. Durch diese bauliche Maßnahme kann auf die Verwendung von Schleifringen für eine Energieversorgung des enabling magnetic field, indicated by B, is generated by the housing fixed field generator 13, the on the solidly executed or laminated core 12 is arranged. By this structural measure can on the use of slip rings for a power supply of the
Felderzeugers 13 verzichtet werden. Hierdurch wird die Field producer 13 will be omitted. This will be the
Funktion „Kupplung" ermöglicht. Function "coupling" allows.
Bei dem magnetischen Aktor 1 gemäß Fig. 1 befindet sich das magnetorheologische Medium ausschließlich in dem Spalt 18 und dem Raum 20. Zwischen dem inneren Felderzeuger 13 und dem Zylinder 15 des Rotors 16 der Abtriebswelle 3 verbleibt ein Luftspalt 21 wie auch zwischen der Gehäuseinnenseite 22 und dem Zylinder 9 des Rotors 8 der Antriebswelle 2 ein Luftspalt 23 verbleibt. Dies ermöglicht die Funktion „Antrieb". Neben der regelbaren Drehmomentübertragung kann der Aktor 1 für eine Drehmomenterzeugung nach Art eines Elektromotors herangezogen werden. Hierzu ist durch den Felderzeuger 13 ein Drehfeld zu generieren, so dass an- wie abtriebsseitig ein Drehmoment zur Verfügung steht, wobei die Kupplungsfunktion erhalten bleibt. So kann gleichsam zuschaltbar das In the magnetic actuator 1 shown in FIG. 1, the magnetorheological medium is located exclusively in the gap 18 and the space 20. Between the inner field generator 13 and the cylinder 15 of the rotor 16 of the output shaft 3 remains an air gap 21 as well as between the housing inner side 22 and the cylinder 9 of the rotor 8 of the drive shaft 2, an air gap 23 remains. In addition to the controllable torque transmission, the actuator 1 can be used for torque generation in the manner of an electric motor the clutch function is maintained
antriebsseitige Drehmoment verstärkt abtriebsseitig Drive-side torque boosted on the output side
weitergegeben werden. Umgekehrt ist es durch einen be passed on. Conversely, it is through a
generatorischen Betrieb des Felderzeugers 13 möglich, ein Bremsmoment zu erzeugen. generator operation of the field generator 13 possible to generate a braking torque.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktors 25 mit einem' radial außen liegenden, gehäusefesten Felderzeuger 26. Durch Dichtungen 27,28 wird ein mit einem Fig. 2 shows another embodiment of an actuator 25 with a 'radially outer, fixed housing Felderzeuger 26. By seals 27,28 is one with a
magnetorheologischen Medium gefüllter Ringspalt 29 zwischen einem Zylinder 30 an einer Antriebswelle 31 und einem koaxial angeordneten Zylinder 32 an einer Abtriebswelle 33 axial abgeschlossen. Auch wenn die Richtung des magnetischen  magnetorheological medium filled annular gap 29 between a cylinder 30 on a drive shaft 31 and a coaxially arranged cylinder 32 on an output shaft 33 axially completed. Even if the direction of the magnetic
B-Feldes radial nach innen weist, kann diese Ausführungsform eines Aktors 25 für die Funktionen „Kupplung" und „Antrieb" herangezogen werden, da zwischen dem Felderzeuger 26 und dem Zylinder 32 der Abtriebswelle 33 der hierzu nötige Luftspalt 34 verbleibt. B-field has radially inward, this embodiment of an actuator 25 can be used for the functions "clutch" and "drive", as between the field generator 26 and the Cylinder 32 of the output shaft 33 of the necessary air gap 34 remains.
Bei dem Ausführungsbeispiel eines Aktors 35 gemäß Fig. 3 für die Funktionen „Kupplung" und „Antrieb" wird die Effektivität der Drehmomentübertragung bzw. der Drehmomenterzeugung durch zwei Felderzeuger gesteigert, einen ersten, radial innen liegenden und gehäusefesten Felderzeuger 36 und einen In the embodiment of an actuator 35 according to FIG. 3 for the functions "clutch" and "drive", the effectiveness of the torque transmission or the torque generation is increased by two field generators, a first, radially inner and fixed housing Feldzeuger 36 and a
zweiten, radial außen liegenden und gehäusefesten second, radially outer and fixed to the housing
Felderzeuger 37. Zwischen dem äußeren Felderzeuger 37 und einem radial außenliegenden Zylinder 38 des Rotors 39 einer Antriebswelle 40 verbleibt ein freier Luftspalt 41. Bei gleicher Ausrichtung der magnetischen Felder B des inneren Felderzeugers 36 und des äußeren Felderzeugers 37 wird das magnetisch wirksame Feld über den mit einem Field generator 37. Between the outer field generator 37 and a radially outer cylinder 38 of the rotor 39 of a drive shaft 40 remains a free air gap 41. With the same orientation of the magnetic fields B of the inner field generator 36 and the outer field generator 37, the magnetically active field on the one
magnetorheologisehen Medium gefüllten Spalt 42 zwischen dem Zylinder 38 und dem Zylinder 43 eines Rotors 44 einer magnetorheological medium filled gap 42 between the cylinder 38 and the cylinder 43 of a rotor 44 a
Abtriebswelle 45 erheblich verstärkt, was eine Erhöhung des übertragbaren Drehmoments bedeutet . Es können die Output shaft 45 significantly increased, which means an increase in the transmittable torque. It can be the
magnetischen Felder B jedoch auch entgegengesetzt gerichtet sein und so die Wirkung insbesondere auf den mit dem However, magnetic fields B also be directed opposite and so the effect in particular on the with the
magnetorheologisehen Medium gefüllten Spalt 42 zumindest teilweise gegeneinander aufheben. Um den Funktionen „Bremsen" und „Kupplung" zu genügen, sind bei dem Aktor 46 gem. Fig. 4 zwei mit einem magnetorheological medium filled gap 42 at least partially cancel each other. In order to satisfy the functions "braking" and "clutch", 46 are acc. Fig. 4 two with a
magnetorheologisehen Medium gefüllte Spalte 47,48 vorgesehen, von denen der radial äußere Spalt 47 zwischen einem äußeren Felderzeuger 49 und einem Zylinder 50 eines Rotors 51 einer Antriebswelle 52 angeordnet ist und der als Arbeitsspalt für die Funktion „Bremsen" ausgelegt ist. Der radial innen liegende Spalt 48 zwischen dem Zylinder 50 und einem Zylinder 53 eines Rotors 54 einer Abtriebswelle 55 wird hingegen als Arbeitsspalt für die Funktion „Kupplung" herangezogen. Durch die beiden Felderzeuger 49,56 können durch eine entsprechende generierung der magnetischen B Felder die einzelnen Funktionen auch unabhängig voneinander dargestellt werden. Magnetorheologisehen medium filled gaps 47,48 are provided, of which the radially outer gap 47 between an outer field generator 49 and a cylinder 50 of a rotor 51 of a drive shaft 52 is arranged and which is designed as a working gap for the function "brakes" Gap 48 between the cylinder 50 and a cylinder 53 of a rotor 54 of an output shaft 55, however, is used as a working gap for the function "clutch". By the two field generators 49,56 can by a corresponding generating the magnetic B fields, the individual functions are also displayed independently of each other.
Sollen durch einen magnetischen Aktor 58 gem. Fig. 5 die Funktionen „Bremsen" und „Antrieb" dargestellt werden, bedarf es für die Funktion „Bremsen" eines mit einem Should by a magnetic actuator 58 gem. Fig. 5, the functions "brakes" and "drive" are shown, it requires for the function "brakes" one with a
magnetorheologichen Mediums gefüllten Spalt 59 und für die Funktion „Antrieb" eines Luftspalts 60. Da es keiner Funktion „Kupplung" bedarf, können die Antriebs- und die Abtriebswelle zu einer gemeinsamen, durchgängigen Welle 61 zusammengefasst werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein innerer und ein äußerer Felderzeuger 62,63 vorgesehen, deren B-Felder gleich- oder entgegengesetzt Wirkung entfalten können. Die Figuren 6 bis 9 zeigen schematisch radial gewickelte Wicklungspakete. Sind dies einzelne Spulen, können die magnetorheological medium filled gap 59 and for the function "drive" of an air gap 60. Since there is no need for a function "clutch", the drive and the output shaft can be combined to form a common, continuous shaft 61. In this embodiment, an inner and an outer field generator 62,63 are provided, the B-fields can develop the same or opposite effect. FIGS. 6 to 9 show schematically radially wound winding packages. If these are individual coils, the
Wicklungspakete 65,66; 67,68 einer Phase in Winding packages 65, 66; 67.68 of a phase in
Parallelschaltungen sowohl bei einem innen liegenden Parallel circuits both in an internal
Felderzeuger gemäß Fig. 6 als auch einem außen liegenden Felderzeuger gemäß Fig. 7 unmittelbar in einer Field generator according to FIG. 6 as well as an external field generator according to FIG. 7 directly in one
Parallelschaltung betrieben werden, wobei durch die  Operated in parallel, wherein by the
abwechselnde Wicklungsrichtung der Wicklungspakete 66,67 bzw. 67,68 eine axial wechselnde Feldorientierung erreicht werden kann . alternating winding direction of the winding packages 66,67 and 67,68 an axially changing field orientation can be achieved.
Die Figur 8 zeigt Wicklungspakete 69,70 bei einem innen liegenden Felderzeuger, Fig. 9 Wicklungspakete 71,72 bei einem außen liegenden Felderzeuger, bei denen jeweils ein durchgängiger Wicklungsdraht 73,74 axial eine wechselnde Wickelrichtung aufweist, so dass eine Reihenschaltung FIG. 8 shows winding packages 69, 70 in the case of an internal field generator, FIG. 9 winding packages 71, 72 in the case of an external field generator, in which a continuous winding wire 73, 74 axially has an alternating winding direction, such that a series connection
entgegengesetzt orientierter Wicklungspakete 69,70 bzw. 71,72 entsteht.  opposite oriented winding packages 69,70 and 71,72 arises.
Axial sich erstreckende Wicklungspakete und deren Axially extending winding packages and their
VerSchaltung werden anhand der Figuren 10 bis 13 weiter erläutert, die für eine übliche 3 -Phasenspannung ausgelegt sind und die sowohl für die Ausbildung eines inneren als auch eines äußeren Felderzeugers herangezogen werden können. Fig. 10 zeigt in einem Querschnitt sechs Wicklungspakete 76-81, entsprechend der doppelten Anzahl der hier Verschaltung will continue with reference to the figures 10 to 13 explained, which are designed for a common 3-phase voltage and can be used both for the formation of an inner and an outer field generator. Fig. 10 shows in a cross-section six winding packages 76-81, twice the number of the here
vorgegebenen Phasen. Wie Fig. 11 weiter zeigt, werden von jeder Phase zwei Wicklungspakete 76,79; 77,80; 78,81 predetermined phases. As FIG. 11 further shows, two winding packages 76, 79; 77.80; 78.81
gegenläufig beaufschlagt, die sich mit Bezug auf die counteracted with reference to the
Querschnittsdarstellung gem. Fig. 10 diametral Cross-sectional view acc. Fig. 10 diametrically
gegenüberliegen. are opposite.
Die jeweils zwei Wicklungspakete 76,79; 77,80; 78,81 sind einseitig in einem Stern 82 zusammengeschaltet, dem The two winding packages 76, 79; 77.80; 78,81 are interconnected on one side in a star 82, the
zusätzlich ein steuerbarer Strom i0 durch eine additionally a controllable current i 0 through a
Ansteuerschaltung aufgezwungen wird. Control circuit is imposed.
Alternativ oder zusätzlich kann mit einem steuerbaren Strom i0 eine gesondert ausgebildete Wicklung 84 eines Alternatively or additionally, with a controllable current i 0, a separately formed winding 84 of a
Felderzeugers 85 beaufschlagt werden, vgl. Fig. 12 und Fig. 13. Field generator 85 are acted upon, cf. FIGS. 12 and 13.
Wie voranstehend beschrieben werden Wicklungspakete 86-91 räumlich unmittelbar aufeinanderabfolgend angeordnet und paarweise in einer Sternschaltung an einer Dreiphasenspannung betrieben. Einer Beaufschlagung dieser Dreiphasenspannung mit einem steuerbaren Strom i0 bedarf es jedoch nicht, sondern wird hier mit dem steuerbaren Strom i0 die aus sechs As described above, winding packets 86-91 are arranged spatially immediately one after the other and operated in pairs in a star connection at a three-phase voltage. A loading of this three-phase voltage with a controllable current i 0 is not required, but is here with the controllable current i 0 from six
Wicklungspaketen 93-98 bestehende, gesondert ausgebildete Wicklung 84 beaufschlagt. Diese Wicklungspakete 93-98 sind hier über den Umfang unmittelbar aufeinander abfolgend angeordnet und gegenläufig in Reihe geschaltet. Insbesondere radial verlaufende Wicklungen können für die Erzeugung eines statischen Feldes herangezogen werden, so auch für die Beaufschlagung mit einem steuerbaren Strom i0. Fig. 14 zeigt eine Ansteuerschaltung insbesondere für solch radial verlaufende Wicklungen, ausgelegt als ein 1-Q-StellerWinding packages 93-98 existing, trained separately winding 84 acted upon. These winding packages 93-98 are arranged here directly successive over the circumference and connected in series in opposite directions. In particular radially extending windings can be used for the generation of a static field, so also for the application of a controllable current i 0 . FIG. 14 shows a drive circuit, in particular for such radially extending windings, designed as a 1-Q positioner
100, der das Stellen in dem mathematisch ersten Quadranten eines Diagramms U0 über i0 ermöglicht. Der Einfachheit halber ist hier und sind in den weiteren Darstellungen bevorzugte Schalterkonfigurationen gem. Fig. 15 lediglich als 100, which enables the placement in the mathematically first quadrant of a diagram U 0 over i 0 . For the sake of simplicity is here and are in the other representations preferred switch configurations gem. Fig. 15 only as
Kombination aus Schalter Tx und Schutzdiode Dx dargestellt. Combination of switch T x and protection diode D x shown.
Die AnsteuerSchaltung gem. Fig. 16 zeigt einen 2-Q-StellerThe drive circuit acc. Fig. 16 shows a 2-Q controller
101, der das Stellen in dem mathematisch ersten und dritten Quadranten U0 über i0 erlaubt, während der 4-Q-Steller 102 gem. Fig. 17 das Stellen in allen Quadranten in dem Diagramm U0 über i0 ermöglicht . 101, which allows the placement in the mathematically first and third quadrants U 0 over i 0 , while the 4-Q controller 102 gem. Fig. 17 allows the placement in all quadrants in the diagram U 0 over i 0 .
Die voranstehend erläuterten AnsteuerSchaltungen für die Erzeugung eines statischen Feldes, hervorgerufen durch den steuerbaren Strom i0, können insbesondere in Verbindung mit einem Pulswechselrichter 103 mit hier drei Zweigen 104-106 für die Erzeugung eines dreiphasigen Drehfeldes Verendung finden, so dass es zu einer Überlagerung des Drehfeldes mit dem statischen Feld kommt. The above-described drive circuits for the generation of a static field, caused by the controllable current i 0 , can find particular use in connection with a pulse inverter 103 here three branches 104-106 for the generation of a three-phase rotating field, so that there is a superposition of the Rotating field with the static field comes.
Alternativ, gegebenenfalls auch in Kombination, ermöglicht es ein Pulswechselschalter 107 gem. Fig. 19 mit m+1 Zweigen, hier vier Zweigen 108-111, den steuerbaren Strom i0 den in einer Sternschaltung zusammengefassten Wicklungen 112-114 aufzuprägen, vgl. auch Fig. 11. Alternatively, optionally in combination, it allows a pulse change switch 107 gem. 19 with m + 1 branches, in this case four branches 108-111, to impress the controllable current i 0 to the windings 112-114 combined in a star connection, cf. also Fig. 11.
Gleiches ist mit einer der Anzahl der Phasen des Drehfeldes entsprechenden Anzahl von H-Brücken 116-118 gem. Fig. 20 möglich. Fig. 21 zeigt einen Matrix-Umrichter 120, dessen drei Zweige 121-123 an hier der Anzahl der Phasen entsprechend drei The same is true with a number of phases of the rotating field corresponding number of H-bridges 116-118. Fig. 20 possible. Fig. 21 shows a matrix converter 120, whose three branches 121-123 here correspond to the number of phases corresponding to three
Wicklungen 124-126 angelegt ein Drehfeld erzeugen, dem ein statisches Feld mit Ansteuerschaltungen gem. den Fig. 14,16 und 17 überlagert werden kann, oder, der wie in Fig. 21 dargestellt, über einen m+1 Zweig 127 verfügt, der auf die in einem Stern 128 zusammen geschalteten Wicklungen 124-126 aufgeschaltet ist. Windings 124-126 created create a rotating field, which a static field with drive circuits gem. can be superimposed on Figs. 14, 16 and 17, or, as shown in Fig. 21, has an m + 1 branch 127, which is connected to the together in a star 128 windings 124-126.
Anhand der Fig. 22,23 wird die Ansteuerung eines eine Based on the Fig. 22,23, the control of a
Küpplung-Motorfunktion aufweisenden Aktors weiter erläutert, wobei der mathematischen Beschreibung eine Clutch actuator having motor function further explained, the mathematical description of a
Raumzeigerdarstellung zugrunde liegt, wie sie beispielsweise in Leonhard, W. , Regelung elektrischer Antriebe, Springer Verlag 2000, erläutert wird.  Space pointer representation is based, as explained for example in Leonhard, W., Regulation of electric drives, Springer Verlag 2000.
Das Drehmoment des Motors ist proportional dem Produkt aus der Flussverkettung v|R und dem dazugehörigen, orthogonalen Statorstrom iSq und lässt sich in der gewählten The torque of the motor is proportional to the product of the flux linkage v | R and the corresponding, orthogonal stator current i Sq and can be in the selected
Raumzeigerdarstellung durch
Figure imgf000017_0001
ausdrücken mit P der Pohlzahl, Lh der HauptInduktivität und LR der Rotorinduktivität .
Space vector representation by
Figure imgf000017_0001
express with P the Pohlzahl, L h of the main inductance and L R of the rotor inductance.
Als weitere Größen sind in den Fig. 22,23 wiedergegeben Usa As further sizes are shown in Figs. 22,23 U sa
Usb, Uso als Leiterspannungen des Motors, coFS als U sb , U so as the conductor voltages of the motor, co FS as
Kreisgeschwindigkeit des Flusszeigers, als die  Circular velocity of the flow pointer, as the
polpaarzahlabhängige Kreisgeschwindigkeit des Rotors und ωΡΗ als die Differenz der Kreisgeschwindigkeit des Rotors und despole-pair-dependent angular velocity of the rotor and ω ΡΗ as the difference in the angular velocity of the rotor and the rotor
Flusszeigers. Das generierbare Kupplungsmoment Tc ist eine Funktion des Betrages der magnetischen Flussdichte unter Berücksichtigung der Geometrie des Scherspalts. Durch eine Erweiterung kann das Kupplungsmoment Tc durch den bereits in dem üblichen, linearen Modell einer Asynchronmaschine vorliegenden River pointer. The generatable clutch torque T c is a function of the magnitude of the magnetic flux density, taking into account the geometry of the shear gap. By an extension, the clutch torque T c by the already present in the usual, linear model of an asynchronous machine
Rotorfluss beschrieben werden. Somit lässt sich das Rotor flux are described. Thus, that can be
Kupplungsmoment Tc als nichtlineare Funktion Clutch torque T c as a non-linear function
darstellen, in Fig. 22 durch die strichpunktierte Umrahmung hervorgehoben. represent, highlighted in Fig. 22 by the dash-dotted outline.
Durch eine entsprechende Regelung des Rotorflusses kann aufgrund des voranstehend erläuterten Zusammenhangs mit dem Verhalten des Rotorflusses gemäß der Differenzialgleichung
Figure imgf000018_0001
das gewünschte Kupplungsmoment Tc über den Statorstrom isd eingestellt werden. Gleichzeitig kann ein
By a corresponding control of the rotor flux can, due to the above-explained relationship with the behavior of the rotor flux according to the differential equation
Figure imgf000018_0001
the desired clutch torque T c can be set via the stator current i sd . At the same time, a
arbeitspunktabhängiges, maximal mögliches motorisches Moment TM über die Regelung des zu isd orthogonalen Statorstroms iSq unter Berücksichtigung des Rotorflusses ψΕ erfolgen. Operating point-dependent, maximum possible motor torque T M via the control of i sd orthogonal stator current i Sq taking into account the rotor flux ψ Ε .
Die entsprechenden Regelgrößen stellen in diesem Fall die beiden Solldrehmomente des Motors TM * und der Kupplung Tc * dar, die durch den Strom iSq * und dem magnetischen Fluss The corresponding control variables in this case represent the two setpoint torques of the motor T M * and of the clutch T c * , which are defined by the current i Sq * and the magnetic flux
beschrieben werden: to be discribed:
. . 2 1 I« \ , , , 2 1
Ψ* =Ν-*(Τα) Ψ * = Ν - * (Τα)
Dieses Regelungskonzept mit den beiden Drehmomenten TM * und Tc * als Führungsgrößen ist in Fig. 23 wiedergegeben. This control concept with the two torques T M * and T c * as reference variables is reproduced in FIG.

Claims

Verfahren für den Betrieb eines magnetischen Aktors Ansprüche : Method for the operation of a magnetic actuator Claims:
1. Verfahren für den Betrieb eines magnetischen Aktors für eine Übertragung und/oder Erzeugung von Drehmomenten, aufweisend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, auf die die felderregten Kräfte eines magnetorheologischenA method of operating a magnetic actuator for transmitting and / or generating torque, comprising a drive shaft and an output shaft to which the field-excited forces of a magnetorheological
Mediums in wenigstens einem Spalt zwischen der Medium in at least one gap between the
Antriebswelle und der Abtriebswelle einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Felderzeuger ein m-phasiges Drehfeld angelegt ist und dass das Drehfeld einen steuerbaren Strom (i0, isd, iSq) aufweist. Drive shaft and the output shaft act, characterized in that an m-phase rotating field is applied to at least one field generator and that the rotating field has a controllable current (i 0 , i sd , i Sq ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Strom eine Gleichstromkomponente aufweist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the controllable current comprises a DC component.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden 3. Method according to one or more of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Strom eine zeitabhängige und/oder eine von der Stellung der Antriebswelle zu der Abtriebswelle und/oder von einer Last abhängige Komponente aufweist .  Claims, characterized in that the controllable current has a time-dependent and / or dependent on the position of the drive shaft to the output shaft and / or a load component.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden 4. Method according to one or more of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen steuerbaren Strom wenigstens eine gesondert ausgebildete Wicklung eines Felderzeugers beaufschlagt wird.  Claims, characterized in that at least one separately formed winding of a field generator is acted upon by a controllable current.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung 2m Wicklungspakete aufweist und dass die Wicklungspakete räumlich unmittelbar aufeinander 5. The method according to claim 4, characterized in that the winding has 2m winding packets and that the winding packets spatially directly to each other
abfolgend angeordnet und gegenläufig in Reihe und/oder parallel verschaltet sind. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das arranged sequentially and connected in opposite directions in series and / or in parallel. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that by the
Drehfeld 2m Wicklungspakete beaufschlagt werden und dass die Wicklungspakete räumlich jeweils in einer Anordnung n-tes Wicklungspaket mit (n + m) -tem Wicklungspaket in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.  Rotary field 2m winding packets are applied and that the winding packets are spatially connected in each case in an arrangement n-th winding package with (n + m) -tem winding packet in series and / or in parallel.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial sich erstreckendes Wicklungspaket von einer Ansteuerschaltung derart angesteuert ist, dass ein statisches Feld erzeugt wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a radially extending winding packet is controlled by a drive circuit such that a static field is generated.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung als ein 1-Q-Steller oder als ein 2-Q-Steller oder als ein 4-Q-Steller ausgebildet ist. A method according to claim 7, characterized in that the drive circuit is designed as a 1-Q controller or as a 2-Q controller or as a 4-Q controller.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial sich erstreckende Wicklungspakete von einer Ansteuerschaltung derart angesteuert werden, dass ein Drehfeld erzeugt wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that axially extending winding packets are controlled by a drive circuit such that a rotating field is generated.
0. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung als ein Pulswechselrichter mit m Zweigen oder als ein Pulswechselrichter mit (m+1) Zweigen oder durch m H-Brücken oder als ein Matrix-Umrichter ausgebildet ist . 0. Method according to claim 9, characterized in that the drive circuit is designed as a pulse inverter with m branches or as a pulse inverter with (m + 1) branches or by m H bridges or as a matrix converter.
1. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden 1. The method according to one or more of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der durch Felder erzeugte magnetische Fluß durch ein eine magnetische Hysterese aufweisendes und/oder durch ein magnetisches und/oder durch ein magnetisch anisotrope Material eine Vorzugsrichtung erhält .  Claims, characterized in that the magnetic flux generated by fields by a magnetic hysteresis exhibiting and / or by a magnetic and / or by a magnetically anisotropic material receives a preferred direction.
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