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1、(10)申请公布号 CN 103782360 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103782360 A (21)申请号 201280043505.5 (22)申请日 2012.08.09 102011112748.1 2011.09.07 DE H01H 9/00(2006.01) G05F 1/147(2006.01) (71)申请人 赖茵豪森机械制造公司 地址 德国雷根斯堡 (72)发明人 A比林格尔 M黑希特尔 M施梅克比尔 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 闫娜 (54) 发明名称 用于操纵分接开关的马达驱动系统 (57。
2、) 摘要 本发明涉及一种用于操纵分接开关的马达驱 动系统， 包括驱动马达、 负载传动装置和控制传动 装置， 其中， 在该马达驱动系统的壳体中设有用于 检测转矩的机构， 该机构包括可无线电访问的表 面波传感器、 转子天线和定子天线。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.03.07 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/065600 2012.08.09 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/034384 DE 2013.03.14 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103782360 A CN 103782360 A 1/1 页 2 1. 一种用于操纵分接开关的马达驱动系统 （1） ， 该马达驱动系统具有驱动马达 （3） ， 该驱动马达驱动负载传动装置 （2） 和控制传动装 置 （4） ， 负载传动装置 （2） 具有第一驱动轴 （5） 和第二驱动轴 （7） ， 所述第一驱动轴具有与其机 械连接的第一驱动轮 （6） ， 所述第一驱动轴与驱动马达 （3） 连接 ； 所述第二驱动轴具有与其 连接的第二驱动轮 （8） ， 所述第二驱动轴与分接开关经由传动系统连接并与控制传。
4、动装置 （4） 连接， 各驱动轮 （6、 8） 经由传动带 （9） 相互连接， 并且 负载传动装置 （2） 具有壳体 （10） ， 其特征在于， 在壳体 （10） 中设有用于检测转矩的机构， 所述用于检测转矩的机构包括至少一个可无线电访问的表面波传感器 （11） 、 转子天线 （12） 和定子天线 （13） ， 所述至少一个可无线电访问的表面波传感器 （11） 固定在驱动轴 （7） 上， 导电地与所述至少一个可无线电访问的表面波传感器 （11） 连接的转子天线 （12） 固定 在驱动轴 （7） 上， 并且 轴向与转子天线 （12） 间隔开的定子天线 （13） 固定地设置在壳体 （10） 中。 。
5、2. 根据权利要求 1 所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统 （1） ， 其特征在于， 负载传动装置 （2） 构造成锥齿轮传动装置、 蜗轮蜗杆传动装置或齿轮传动装置。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统 （1） ， 其特征在于， 电磁式地经由转子天线 （12） 和定子天线 （13） 实现能量传递和数据传递， 使得该能量 传递和数据传递能够无触点地耦合到所述至少一个可无线电访问的表面波传感器 （11） 中。 4. 根据权利要求 1 至 3 之一项所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统 （1） ， 其特征 在于， 所述至少一个可无线电访问的表面波传感器 （11） 还。
6、检测温度。 权 利 要 求 书 CN 103782360 A 2 1/3 页 3 用于操纵分接开关的马达驱动系统 技术领域 0001 本发明涉及一种用于操纵分接开关的马达驱动系统， 具有用于检测转矩的机构。 背景技术 0002 由公开文献 DE19744465C1 已知， 一个很重要的关注点在于 ： 在负载转换的整个时 间间隔期间对分接开关进行监控， 以由此能够保证符合要求的功能。这通常通过检测转矩 曲线、 对分接开关的各个当前位置进行位置检测以及将确定的值对与之前存储的值进行比 较而实现。在此， 所述转矩曲线在每次负载转换时借助于电流和电压的有效值通过驱动系 统的有效功率来确定。 0003 。
7、通常电动马达经由负载传动装置、 锥齿轮传动装置和蜗轮蜗杆传动装置驱动分接 开关。这些传动装置通过轴相互连接并且具有不同的传动比和效率。这两个因素对被测量 的转矩曲线均有影响。 0004 温度对负载传动装置的效率有特别大的影响。 由于所述负载传动装置构造成带式 传动装置， 因此在高温时导致传动带滑脱、 效率下降以及转矩曲线失真。当运行温度低于 0 摄氏度时传动带也构成重要的误差根源。图 1 示出简化的、 典型的、 在 -20 摄氏度下在第一 次开关过程的马达驱动系统上测得的转矩曲线。横坐标绘出时间 t， 而纵坐标绘出转矩 M。 时间点 A 表示开关过程的开始。从该时间点起， 转矩先剧烈上升。主要。
8、与此相关的是， 传动 装置的传动带很冷且很粘滞并且马达首先须克服该阻力。 蜗轮蜗杆传动装置和锥齿轮传动 装置中的润滑剂在该温度下也形成阻力， 但该阻力与传动带的阻力相比很小。在克服第一 阻力后， 转矩下降直至时间点 B。在时间点 B 和 C 之间转矩曲线第二次上升。然而在此， 所 述转矩曲线达不到在开关过程开始时的值。由此与该上升相关的是， 蓄能器在即将触发之 前需要更多的能量来最终张紧弹簧。 在蓄能器触发以及由此相关联的转换过程之后转矩曲 线下降直至时间点 C， 该时间点为开关过程的结束。 0005 由蓄能器引起的第二次上升反映了转换的转矩曲线的特征， 而在时间点 A 和 B 之 间的第一次。
9、上升始终取决于温度并且因此是不稳定的和不可计算的。这在图 2 中可以特别 清楚地看到。这里绘出在 30 次连续开关之后测得的转矩曲线。可以容易地确定， 在时间点 D和E之间没有剧烈的明显的第一次转矩上升。 主要与此相关的是， 负载传动装置的传动带 已达到运行温度并且由此需要较少的驱动系统功率， 这又在转矩曲线中体现。也可以清楚 地看到， 在时间点 E 和 F 之间的曲线变化与在时间点 B 和 C 之间的曲线变化是类似的。由 此可以确定， 温度波动对蓄能器的影响较小。 0006 为了能够确定功能故障 （如例如轴或蓄能器中的部件的断裂） ， 为各个时间段分配 极限值。超过该极限值被视为错误。由于在。
10、开关过程开始时的剧烈波动， 必须将极限值调 到很高， 以使第一次开关不被归为错误的。 但一旦所有部件达到运行温度， 所述极限值便过 高， 从而低于极限值的错误无法再被检测。 0007 现有技术的缺点也在于， 所有构造在驱动单元中的传动装置对测量误差都有影 响。这些测量误差通过各个效率与传动比的乘积确定并且能在温度变化时剧烈波动。这对 说 明 书 CN 103782360 A 3 2/3 页 4 负载传动装置的值尤其适用。 0008 在经由驱动系统的效率确定转矩曲线时另一个误差来源在于驱动系统自身。 由于 该驱动系统的零部件从世界各地获得， 制造商不能提供具有稳定特征值的设备。因此必须 考虑到这。
11、些波动， 以能够保证准确的测量结果。 发明内容 0009 本发明的目的是， 提供一种具有用于检测转矩的机构的马达驱动系统， 其中， 转矩 检测机构可靠地起作用， 提供准确的测量结果并考虑到温度影响， 以由此消除负载传动装 置的作用到测量误差上的因素。 0010 该目的通过一种具有权利要求 1 所述特征的、 用于分接开关的马达驱动系统实 现， 其具有用于检测转矩的机构。 0011 本发明的总体构思基于， 更接近分接开关地设置转矩检测机构， 使测量较不取决 于温度并且排除负载传动装置的因素。 附图说明 0012 接着借助附图说明本发明。在此示出 ： 0013 图 1 在 -20下在较长停止之后的开。
12、关过程中马达驱动系统上的典型的转矩曲 线 ； 0014 图 2 在 -20下在 30 次开关之后的开关过程中马达驱动系统上的典型的转矩曲 线 ； 0015 图 3 根据本发明的马达驱动系统， 具有负载传动装置、 控制传动装置、 驱动马达和 用于检测转矩的机构。 具体实施方式 0016 在图3中示出具有负载传动装置2、 驱动马达3和控制传动装置4的马达驱动系统 1。在负载传动装置 2 内部有被驱动马达 3 驱动的第一驱动轴 5， 所述第一驱动轴与第一驱 动轮 6 机械地连接。此外在负载传动装置 2 内部同样有第二驱动轴 7， 所述第二驱动轴与 第二驱动轮 8 机械地连接。第二驱动轴 7 还驱动控。
13、制传动装置 4 和在这里未示出的分接开 关。驱动轴 7 与分接开关经由同样未示出的传动系统连接。 0017 驱动轮 6、 8 经由传动带 9 连接， 从而传递由驱动马达 3 发出的旋转运动。未示出 的、 支承驱动轴 5、 7 所需的机构 （例如滚珠轴承） 安装或集成在壳体 10 上。 0018 在第二驱动轴 7 上安装有至少一个可无线电访问的表面波传感器 11。该表面波 传感器涉及所谓的可无线电访问的表面波传感器 （SAW 传感器） 。可无线电访问的表面波传 感器 11 导电地与转子天线 12 连接。所述转子天线相对于驱动轴 7 径向地构造并且机械地 与驱动轴 7 连接。相对于转子天线 12 。
14、设置轴向间隔开的、 盘状地径向构造的定子天线 13。 定子天线 13 固定地安设在壳体 10 中。电磁式地经由转子天线 12 和定子天线 13 实现能量 传递和数据传递。 0019 特别有利的是， 在测量转矩曲线时排除了负载传动装置。在负载传动装置的输出 端上进行测量能够实现可较不受温度影响的、 准确的误差分析。 附加地， 排除了负载传动装 说 明 书 CN 103782360 A 4 3/3 页 5 置的对测量误差有影响的因素， 即效率和传动比。也无需再考虑马达误差因素。附加地， 不 必考虑随时间变化的公差以及负载传动装置的机械部件的磨损。 无触点的能量传递和数据 传递与滑动接触或直接连接相。
15、比几乎是无需维护的。 0020 附加地， 还可以用可无线电访问的表面波传感器 11 检测驱动轴 7 的温度。由此通 过取决于温度的因素校正转矩曲线的测量值。 由此获得更为准确的值并因此在监控负载转 换时实现更多可靠性。 0021 附图标记列表 0022 1 马达驱动系统 0023 2 负载传动装置 0024 3 驱动马达 0025 4 控制传动装置 0026 5 驱动轴 0027 6 驱动轮 0028 7 驱动轴 0029 8 驱动轮 0030 9 传动带 0031 10 壳体 0032 11 可无线电访问的表面波传感器 0033 12 转子天线 0034 13 定子天线 说 明 书 CN 103782360 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103782360 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103782360 A 7 。