[发明专利]具有集成被动阻尼器的电磁致动器

说明书

技术领域

本发明涉及电磁致动器、具有至少一个这样电磁致动器的悬挂系统以及包括具有至少一个这样电磁致动器的悬挂系统的车辆。

背景技术

线性致动器通过沿着目标横过的通道的方向施加力到目标使目标沿着线性通道运动，例如，前后运动。在电磁致动器中，力通过磁场和导体中的主动控制电流之间的相互作用产生。导体安装在一件铁磁材料上，其相对于产生磁场的磁铁可相对运动。

目标连接或机械耦合到该件铁磁材料或磁铁。铁磁材料用于集中磁场的磁通量，从而提高导体位置上的磁场强度。如所知，磁场中的运动的电荷经受力，称为洛伦兹力。在致动器中，洛伦兹力作用在导体上。牛顿第三定律的作用-反作用原理规定反作用力作用在磁铁上。致动器中的磁铁和导体可彼此相对运动，作为其结果作用力导致相对运动。作为导体经受的磁场可典型地取决于导体对磁铁的相对位置。磁场矢量的方向甚至可改变其极性。从而，电流可能需要根据导体性对于磁铁的位置主动控制。

日本专利申请公开2005106242公开了具有阻尼力的电磁致动器，该阻尼力是第一力和第二力的结合，第一力的大小和方向取决于线圈中的控制电流，第二力通过被动诱导涡流电流引起。阻尼力的大小和方向取决于已知致动器的两个部件的相对速度。在电力故障的情况下，第二力仍然存在，并且用作支持。该致动器使用在轨道车中，并且位于牵引车和乘客车厢之间。

更具体地讲，已知的致动器包括圆柱轴，其外表面上携载多个磁铁。该轴在定子铁芯中可前后运动。定子铁芯包括一堆环形形状、围绕轴的均匀单元的铁磁材料。每个单元的外形截面留下环形的凹槽，设在定子铁芯面对轴的内壁中的相邻堆叠单元之间。该凹槽容纳线圈。磁铁为环形形状的磁铁，以适当的间隔设置在轴的周围，或者作为选择，瓦片状的磁铁设置成环形或螺旋形。磁铁沿着轴的空间分布反应了定子铁芯中相邻线圈之间的规则距离。传感器提供表示轴相对于定子铁芯位置的传感器信号。从该传感器信号可得出轴相对于定子铁芯的相对速度和相对加速度。然后，该信息用于通过提供到线圈的驱动电流主动提供阻尼。被动阻尼来自于由运动轴上的磁铁产生在定子铁芯材料中的涡流电流。阻尼力可通过选择具有适当量电阻系数用于定子铁芯的铁磁材料调整。此外，径向窄槽提供在定子铁芯的单元中，其作用为限制涡流电流，以便进一步调整阻尼力。

另一个已知类型的电磁致动器的分析描述在例如“Tubular Modular Permanent-Magnet Machines Equipped With Quasi-Halbach Magnetized Magnets-Part I：Magnetic Field Distribution，EMF and Thrust Force”，Jiabin Wang and David Howe，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.41，No.9，Sept.2005，pp.2470-2478；以及“Tubular Modular Permanent-Magnet Machines Equipped With Quasi-Halbach Magnetized Magnetic-Part II：Armature Reaction and Design Optimization”，Jiabin Wang and David Howe，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.41，No.9，Sept.2005，pp 2479-2489中。