DE112012001585T5

DE112012001585T5 - Anlassermaschinensystem und -Verfahren

Info

Publication number: DE112012001585T5
Application number: DE112012001585.1T
Authority: DE
Inventors: David A. Fulton
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2014-01-16
Also published as: WO2012139129A2; WO2012139129A3; US9184646B2; US20120256524A1

Abstract

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Anlassermaschinen-Steuerungssystem bereit, das eine elektronische Steuereinheit beinhaltet. Das Steuerungssystem kann eine Anlassermaschine beinhalten, die in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit ist. Die Anlassermaschine kann eine Elektromagnetbaugruppe aufweisen, die mindestens ein Vorspannelement und eine Spulenwicklung beinhaltet. Die Anlassermaschine kann auch einen Motor beinhalten, der mit einem Ritzel verbunden ist. Der Motor kann eine Feldbaugruppe und eine Ankerbaugruppe beinhalten. Die Feldbaugruppe kann einen Trägerkörper und Permanentmagnete beinhalten, die innerhalb des Trägerkörpers gelagert sind. Eine Mehrzahl von Flusselementen kann zwischen den Permanentmagneten angeordnet sein. Eine Mehrzahl von Wicklungen kann um die Flusselemente herum angeordnet sein und kann mit einer Steuerungsschaltung verbunden sein.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. §119 der provisorischen US-Patentanmeldungen Nr. 61/473,032, 61/473,042, und 61/473,048, die alle am 7. April 2011 eingereicht wurden und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Einige elektrische Maschinen können eine wichtige Rolle beim Fahrzeugbetrieb spielen. Beispielsweise können einige Fahrzeuge eine Anlassermaschine beinhalten, die, wenn ein Benutzer einen Zündschalter schließt, zum Anlassen („Ankurbeln”) von Motorkomponenten des Fahrzeugs führen kann. Einige Anlassermaschinen können eine Feldbaugruppe beinhalten, die ein Magnetfeld erzeugen kann, um einige Anlassermaschinenkomponenten zu rotieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Anlassermaschinen-Steuerungssystem bereit, das eine elektronische Steuereinheit beinhaltet. Bei einigen Ausführungsformen kann das Steuerungssystem eine Anlassermaschine beinhalten, die in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine eine Elektromagnetbaugruppe (Zylinderspulenbaugruppe oder Solenoidbaugruppe) aufweisen, die mindestens ein Vorspannelement und erste und zweite Spulenwicklungen beinhalten kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine auch einen Motor beinhalten, der mit einem Ritzel verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Motor eine Feldbaugruppe und eine Ankerbaugruppe beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe einen Trägerkörper und Permanentmagnete beinhalten, die innerhalb des Trägerkörpers gelagert sein können. Bei einigen Ausführungsformen können eine Mehrzahl von Flusselementen zwischen den Permanentmagneten angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können eine Mehrzahl von Wicklungen um die Flusselemente herum angeordnet sein und können mit einer Steuerungsschaltung verbunden sein.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines Maschinensteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Querschnittansicht einer Anlassermaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine Querschnittansicht eines Motors einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine Querschnittansicht eines Motors einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Permanentmagneten und einer Brücke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ist ein Diagramm eines Magnetkreises gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 ist ein Graph, der die Auswirkungen von Änderungen des wirksamen Flusses auf einen Betrieb einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
8 ist ein Graph, der die Auswirkungen von Änderungen des wirksamen Flusses auf einen Betrieb einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
9 ist ein Diagramm einer elektrischen Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
10 ist ein Diagramm einer elektrischen Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
11 ist ein Diagramm einer elektrischen Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine Querschnittansicht eines Abschnittes einer Feldbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
13A und 13B sind Schaltungsdiagramme von Abschnitten einer Anlassermaschine gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
14A bis 14C sind Schaltungsdiagramme von Abschnitten einer Anlassermaschine gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
15 ist eine Querschnittansicht von Abschnitten des Anlassermaschinen-Steuerungssystems gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung; und
16 ist eine Querschnittansicht einer Anlassermaschine und eines Ringzahnrades gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung detailliert erläutert werden, sei darauf verwiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Bauteilen eingeschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist für weitere Ausführungsformen geeignet und kann auf verschiedene Weisen genutzt oder ausgeführt werden. Auch versteht es sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck einer Beschreibung dient und nicht als einschränkend zu betrachten ist. Die Verwendung von „beinhalten”, „aufweisen” oder „haben” und Variationen von diesen soll hier die nachfolgend aufgelisteten Punkte und Äquivalente zu diesen sowie zusätzliche Punkte umfassen. Wenn nicht anders angegeben oder eingeschränkt, werden die Begriffe „montiert”, „verbunden”, „getragen” und „befestigt” und Variationen von diesen breit gefasst verwendet werden und sowohl direktes als auch indirektes Montieren, Verbinden, Tragen und Befestigen umfassen. Weiter ist „verbunden” und „befestigt” nicht auf physische oder mechanische Verbindungen oder Befestigungen eingeschränkt.
Die folgende Erläuterung erfolgt, um einem Fachmann zu ermöglichen, Ausführungsformen der Erfindung zu erstellen und zu verwenden. Verschiedene Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen gehen für Fachleute klar hervor, und die hier dargelegten gattungsgemäße Prinzipien können auf weitere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne von den Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. Somit versteht es sich, dass Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen eingeschränkt sind, sondern ihnen der weiteste Schutzumfang zuzugestehen ist, der mit den hier offenbarten Prinzipien und Merkmalen vereinbar ist. Die folgende detaillierte Beschreibung ist mit Bezug auf die Figuren zu lesen, in denen gleiche Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Figuren, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, zeigen ausgewählte Ausführungsformen und sollen den Schutzumfang der Ausführungsformen der Erfindung nicht einschränken. Für Fachleute ist es klar, dass die hier gegebenen Beispiele viele zweckdienliche Alternativen haben, die innerhalb des Schutzumfangs von Ausführungsformen der Erfindung liegen.
1 zeigt ein Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 10 kann eine elektrische Maschine 12, eine Stromquelle 14 wie beispielsweise eine Batterie, eine elektronische Steuerschaltung 16, einen oder mehrere Sensoren 18 und einen Motor 20 wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Fahrzeug wie beispielsweise ein Automobil das System 10 aufweisen, jedoch können auch andere Fahrzeuge das System 10 beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen können nicht-mobile Vorrichtungen, wie beispielsweise stationäre Motoren, das System 10 aufweisen.
Die elektrische Maschine 12 kann, ohne Einschränkung, ein Elektromotor wie beispielsweise ein Hybrid-Elektromotor, ein elektrischer Generator, eine Anlassermaschine oder ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator sein. Bei einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine ein HVH-Elektromotor (High-Voltage-Hairpin-Elektromotor) oder ein Elektromotor mit innenliegenden Permanentmagneten für Hybridfahrzeug-Anwendungen sein.
Wie in 2 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die elektrische Maschine 12 eine Anlassermaschine 12 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 ein Gehäuse 22, einen Getriebezug 24, einen Motor 26 mit oder ohne Bürsten, eine Elektromagnetbaugruppe 28, eine Kupplung 30 (z. B. eine Freilaufkupplung) und ein Ritzel 32 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 in einer im Wesentlichen herkömmlichen Weise arbeiten. Beispielsweise kann, ansprechend auf ein Signal (z. B. beim Schließen eines Schalter wie beispielsweise eines Zündschalters durch einen Benutzer) die Elektromagnetbaugruppe 28 einen Druckstempel 34 veranlassen, das Ritzel 32 in eine Eingreifposition mit einem Ringzahnrad 36 einer Kurbelwelle des Motors 20 zu bewegen. Weiter kann das Signal dazu führen, dass der Motor 26 eine Abtriebsgröße (z. B. Drehmoment, Drehzahl etc.) erzeugt, die über den Getriebezug 24 auf das mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff befindliche Ritzel 32 übertragen werden kann. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen das Ritzel 32 das Ringzahnrad 36 bewegen, welches den Motor 20 „ankurbeln” kann, was zur Zündung des Motors 20 führt. Weiter kann bei einigen Ausführungsformen die Freilaufkupplung 30 dazu beitragen, ein Risiko einer Beschädigung der Anlassermaschine 12 und des Motors 26 zu verringern, und zwar durch Außer-Eingriff-Bringen des Ritzels 32 von einer Welle 38, die das Ritzel 32 und den Motor 26 verbindet (z. B. indem ermöglicht wird, dass das Ritzel 32 frei dreht, falls es sich noch in Eingriff mit dem Ringzahnrad 36 befindet).
Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassmaschine 12 mehrere Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Elektromagnetbaugruppe 28 eine oder mehrere Konfigurationen aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Elektromagnetbaugruppe 28 den Druckstößel 34, eine Spulenwicklung 40 und eine Mehrzahl von Vorspannelementen 42 aufweisen (z. B. Federn oder andere Strukturen, die fähig sind, Teile der Elektromagnetbaugruppe 28 vorzuspannen). Bei einigen Ausführungsformen kann ein erstes Ende eines Umstellhebels 44 mit dem Druckstößel 34 verbunden sein, und ein zweites Ende des Umstellhebels 44 kann mit dem Ritzel 32 verbunden sein und/oder die Welle 38 kann den Motor 26 und das Ritzel 32 funktionsmäßig miteinander verbinden. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen zumindest ein Teil der durch die Elektromagnetbaugruppe 28 erzeugten Bewegung auf das Ritzel 32 über den Umstellhebel 44 übertragen werden, um das Ritzel 32 mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff zu bringen, wie zuvor erwähnt wurde.
Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die Anlassermaschine 12 aktiviert wird (z. B. dadurch, dass der Benutzer den Zündschalter schließt) das System 10 die Spulenwicklung 40 mit Strom speisen, was eine Bewegung des Druckstößels 34 bewirken kann (z. B. in einer im Wesentlichen axialen Richtung). Beispielsweise kann ein durch die Spulenwicklung 40 fließender Strom den Druckstößel 34 einziehen oder anderweitig bewegen, und diese Bewegung kann über den Umstellhebel 44 in ein In-Eingriff-Bringen des Ritzels 32 übersetzt werden (d. h. das Magnetfeld, das durch einen durch die Spulenwicklung 40 fließenden Strom erzeugt wird, kann ein Bewegen des Druckstößels 34 bewirken). Außerdem kann der Druckstößel 34, der sich als Ergebnis des Versorgens der Spulenwicklung 40 mit Strom nach innen bewegt, zumindest teilweise eines der Vorspannelemente 42 zusammendrücken.
Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen der Druckstößel 34 eingezogen werden oder anderweitig in eine Position (z. B. eine Position axial nach innen) bewegt werden, so dass zumindest ein Abschnitt des Druckstößels 34 (z. B. ein seitliches Ende des Druckstößels 34) zumindest teilweise in Eingriff kommen oder anderweitig in Kontakt mit einem oder mehreren Kontakten 46 kommen kann, um einen Stromkreis zu schließen, der von der Stromquelle 14 Strom an den Motor 26 liefert. Als Ergebnis kann der Motor 26 durch den Strom aktiviert werden, der durch den durch den Druckstößel 34 geschlossenen Stromkreis fließt. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Druckstößel 34 einen Druckstößelkontakt 48 aufweisen, der mit den ersten Kontakten 46 in Eingriff kommen kann, um den Stromkreis zu schließen, um zu ermöglichen, dass Strom zum Motor 26 fließt.
Bei einigen Ausführungsformen kann, nach einem teilweisen oder vollständigen Abschluss des Startereignisses (z. B. hat der Motor eine Umdrehung zumindest teilweise durchgeführt, und eine Verbrennung hat begonnen) die Stromversorgung der Spulenwicklung 40 zumindest teilweise abgeschaltet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Verringern oder Entfallen der Kraft, die den Druckstößel 34 an seinem Ort zurückhält (z. B. das Magnetfeld, das durch einen durch die Spulenwicklung 40 fließenden Strom erzeugt wird), ermöglichen, dass zumindest eines der zusammengedrückten Vorspannelemente 42 expandiert. Als Ergebnis kann das Vorspannelement 42 expandieren und den Druckstößel 34 in seine ursprüngliche Position vor der anfänglichen Stromversorgung von Spulenwicklung 40 zurückstellen (d. h. eine „Ruhe”-Position). Demgemäß kann das Ritzel 32 vom Ringzahnrad 36 zurückgezogen werden und in seine ursprüngliche Position innerhalb des Gehäuses 22 zurückkehren.
Wie in 2 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Elektromagnetbaugruppe 28 mehr als eine einzige Spulenwicklung 40 aufweisen. Beispielsweise kann, wie in 2 dargestellt, die Elektromagnetbaugruppe 28 zwei Spulenwicklungen 40 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Elektromagnetbaugruppe 28 eine erste Spulenwicklung 40a und eine zweite Spulenwicklung 40b aufweisen. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen die Spulenwicklungen 40a, 40b als herkömmliche Spulenwicklungen 40 fungieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Spulenwicklung 40a konfiguriert und angeordnet sein, um als „Einzugs”-Spulenwicklung 40 zu fungieren, und die zweite Spulenwicklung 40b kann konfiguriert und angeordnet sein, um als „Drinhalte”-Spulenwicklung 40 zu fungieren, oder umgekehrt. Beispielsweise kann die erste Spulenwicklung 40a anfänglich durch die elektronische Steuereinheit 16 aktiviert werden, um den Druckstößel 34 aus der Ruheposition zu bewegen, bis die Kontakte 46, 48 in Eingriff kommen, um den Stromkreis zu schließen (d. h. die erste Spulenwicklung 40a kann dazu fungieren, den Druckstößel 34 anfänglich einzuziehen) und das Ritzel 32 in Eingriff und/oder in anstoßende Position mit dem Ringzahnrad 36 bewegen. Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Spulenwicklung 40b aktiviert werden, wenn die Kontakte 46, 48 in Eingriff kommen, oder bei einem anderen Signal, das von einem Bewegen des Druckstößels 34 herrührt. Bei Aktivierung kann die zweite Spulenwicklung 40b dazu fungieren, den Druckstößel 34 während eines Startzeitraums zurückzuhalten oder „drinnenzuhalten”. Außerdem kann während einer Aktivierung der zweiten Spulenwicklung 40b die Elektromagnetbaugruppe 28 so konfiguriert und angeordnet sein, dass die erste Spulenwicklung 40a im Wesentlichen oder vollständig durch die Aktivierung der zweiten Spulenwicklung 40b deaktiviert wird. Beispielsweise kann die zweite Spulenwicklung 40b einen größeren Widerstand aufweisen, und als Ergebnis einen geringeren Strom relativ zur ersten Spulenwicklung 40a. Demgemäß kann die zweite Spulenwicklung 40b bei einer niedrigeren Temperatur im Vergleich zur ersten Spulenwicklung 40a arbeiten, und kann als Ergebnis während längeren Zeiträumen betrieben werden, bedingt durch die geringere Wärmeabgabe der Wicklung 40b. Bei einigen Ausführungsformen kann, nachdem der Motor 20 gestartet wurde, die zweite Spulenwicklung 40b im Wesentlichen oder vollständig deaktiviert werden, und die Vorspannelemente 42 können den Druckstößel 34 zurück in die Ruheposition bewegen.
Bei einigen Ausführungsformen können die Spulenwicklungen 40a, 40b mit der elektronischen Steuerschaltung 16 und der Stromquelle 14 verbunden sein und/oder in Kommunikation mit diesen stehen. Beispielsweise kann, wie zuvor erwähnt, Strom durch die Spulenwicklungen 40a, 40b zirkulieren, um den Druckstößel 34 zu bewegen, und als Ergebnis das Ritzel 32 zum Ringzahnrad 36 hin bewegen. Bei einigen Ausführungsformen kann der durch die Spulenwicklungen 40a, 40b zirkulierende Strom von der Stromquelle 14 (z. B. der Batterie) stammen. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Steuereinheit 16 den Strom so steuern, dass er zu einer, einigen, oder allen Spulenwicklungen 40a, 40b von der Stromquelle 14 fließt, so dass sich der Druckstößel 34 bewegt, wenn die elektronische Steuerschaltung 16 die erforderlichen Signale sendet, damit Strom in die Spulenwicklungen 40a, 40b fließt.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Motor 26 eine herkömmliche Konfiguration von Anlassermaschine 12 aufweisen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Motor 26 eine Feldbaugruppe 50 aufweisen, die im Wesentlichen umbeschreibend zu zumindest einen Teil einer Ankerbaugruppe 52 angeordnet ist, wie in 2 bis 4 dargestellt. Weiter kann bei einigen Ausführungsformen die Ankerbaugruppe 52 eine Konfiguration mit Bürsten aufweisen (kann z. B. einen Kollektor beinhalten). Bei anderen Ausführungsformen kann die Ankerbaugruppe 52 eine Konfiguration ohne Bürsten aufweisen (nicht dargestellt). Bei einigen Ausführungsformen kann die Ankerbaugruppe 52 funktionsmäßig mit der Welle 38 verbunden sein. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen der Abtrieb des Motors 26 über die Welle 38 auf das Ritzel 32 und das Ringzahnrad 36 übertragen werden.
Wie in 3 und 4 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Feldbaugruppe 50 einen Trägerkörper 54 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Trägerkörper 54 eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen, jedoch kann bei anderen Ausführungsformen der Trägerkörper 52 weitere Formen beinhalten, kann beispielsweise kreisförmig, rechteckig, halbkugelförmig oder die Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Polygons haben. Auch kann bei einigen Ausführungsformen der Trägerkörper 54 die Form eines Rohrs oder eine beliebige andere Form haben, die vom Hersteller oder dem Endbenutzer gewünscht wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der Trägerkörper 54 innerhalb eines Abschnittes des Gehäuses 22 angeordnet sein, wie in 2 bis 4 dargestellt. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Trägerkörper 54 mit einer Innenfläche des Gehäuses 12 verbunden sein (z. B. mittels einer Überstandspassung, einer Presspassung, durch Aufschrumpfen, Klebstoffe, Verbindungsvorrichtungen etc.), um den Trägerkörper 54 während des Betriebs der Anlassermaschine 12 in Position zu halten.
Wie in 3 und 4 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen zumindest ein Teil der Ankerbaugruppe 52 innerhalb des Trägerkörpers 52 angeordnet sein. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Ankerbaugruppe 52 einen Ankerkern 56 aufweisen, der eine Mehrzahl von Schlitzen 58 beinhaltet. Bei einigen Ausführungsformen kann einer oder mehrere Leiter 60 zumindest teilweise innerhalb zumindest eines Teils der Schlitze 58 angeordnet sein. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen Teile von mindestens zwei Leitern 60 in zumindest einem Teil der Schlitze 58 angeordnet sein. Außerdem können, wie in 2 dargestellt, bei einigen Ausführungsformen die Leiter 60 im Wesentlichen axial orientiert sein, wenn die Montage der elektrischen Maschine 12 abgeschlossen ist. Zusätzlich kann bei einigen Ausführungsformen die Ankerbaugruppe 52 innerhalb der Feldbaugruppe 50 angeordnet sein, so dass ein radialer Luftspalt 62 zwischen einem Teil der Feldbaugruppe 50 (z. B. einer Innenfläche der Feldbaugruppe 50) und einem Abschnitt der Ankerbaugruppe 52 (z. B. einer Außenfläche der Ankerbaugruppe 52) definiert ist. Bei einigen Ausführungsformen können die Mehrzahl von Schlitzen 58 und Leitern 60 innerhalb des Ankerkerns 56 positioniert sein, so dass die Leiter 60 unmittelbar benachbart zum radialen Luftspalt 62 sind.
Wie in 3 und 4 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Feldbaugruppe 50 weiter eine Mehrzahl von magnetischen Elementen 64 beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen können die magnetischen Elemente 64 einen oder mehrere herkömmliche Permanentmagnete aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die magnetischen Elemente 64 ein beliebiges anderes permanent oder vorübergehend magnetisches Material aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die magnetischen Elemente 64 mit dem Trägerkörper 54 mittels herkömmlichen Befestigungseinrichtungen, einem Adhäsivklebemittel wie beispielsweise einem Klebstoff, einer Mehrzahl von Klammern oder anderen Verbindungsverfahren verbunden sein. Bei einigen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der magnetischen Elemente 64 am Umfang innerhalb eines Abschnittes des Trägerkörpers 54 angeordnet sein, wie in 3 und 4 dargestellt.
Bei einigen Ausführungsformen können die magnetischen Elemente 64 eine herkömmliche Permanentmagnet-Konfiguration aufweisen. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der magnetischen Elemente 64 mindestens zwei Pole (d. h. Nord- und Südpole) aufweisen und kann einen Magnetpolfluss aussenden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Magnetpolfluss zwischen entgegengesetzten Polen eines oder mehrerer magnetischer Elemente 64 fließen. Bei einigen Ausführungsformen können die Nord- und Südpole auf im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten der magnetischen Elemente 64 positioniert sein. Beispielsweise kann jedes der magnetischen Elemente 64 einen Nordpol und einen Südpol aufweisen und die magnetischen Flüsse können vom Nordpol hin zum Südpol des einen oder der mehreren magnetischen Elemente 64 fließen. Bei einigen Ausführungsformen können die Nord- und Südpole auf im Wesentlichen entgegengesetzten Radialabschnitten eines jeden der magnetischen Elemente positioniert sein, wie in 4 dargestellt. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen die Kombination der Ankerbaugruppe 52 und der Feldbaugruppe 50 zur Erzeugung eines Drehmoments führen, das beim Fahrzeugbetrieb (z. B. zum Starten des Fahrzeugs) verwendet werden kann.
Wie in 3 bis 5 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Feldbaugruppe 50 mindestens ein Flusselement 66 zwischen zumindest einem Teil der am Umfang benachbart angeordneten magnetischen Elemente 64 aufweisen, die in der Feldbaugruppe 50 positioniert sind. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen zumindest ein Abschnitt eines Flusselementes 66 zwischen Magnetpolen benachbarter magnetischer Elemente 64 positioniert sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Flusselemente 66 ein Material wie beispielsweise ein Metall, einschließlich Stahl, Eisen oder ein anderes ähnliches ferromagnetisches Material aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können eines oder mehrere Flusselemente 66 im Wesentlichen unmittelbar benachbart zu zumindest einem der magnetischen Elemente 64 positioniert sein, wie in 3 bis 5 dargestellt.
Bezug nehmend auf 5 kann bei einigen Ausführungsformen zumindest ein Teil der Flusselemente 66 einen Körper 68 und mindestens zwei Flansche 70 aufweisen. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen sich die Flansche 70 um eine solche Distanz erstrecken, dass, wenn sie benachbart einem magnetischen Element 64 positioniert sind, der Körper 68 und das Flusselement 66 näherungsweise unmittelbar benachbart einem in radialer Richtung mittleren Abschnitt des magnetischen Elementes 64 positioniert werden können. Außerdem kann, wie in 5 dargestellt, bei einigen Ausführungsformen, die radial orientierte Pole aufweisen (wie in 5 dargestellt), der Körper 68 im Wesentlichen zwischen den Nord- und Südpolen positioniert sein.
Bezug nehmend auf 3 bis 5 kann bei einigen Ausführungsformen der Körper 68 der Flusselemente 66 mindestens eine Wicklung 72 aufweisen. Die Wicklung 72 kann um einen Abschnitt des Flusselementes 66 herum angeordnet sein, wie in 5 dargestellt. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Wicklung 72 um einen Abschnitt des Körpers 68 herum gewunden sein (z. B. um einen Abschnitt des Körpers 68 herumgewickelt). Bei einigen Ausführungsformen kann die Wicklung 72 im Wesentlichen umbeschreibend um zumindest einen Abschnitt des Körpers 68 angeordnet sein, sich erstreckend von Flansch 70 zu Flansch 70, wie in 5 dargestellt. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Wicklung 72 um einen im Wesentlichen kleineren Teil des Körpers 68 (z. B. eine Hälfte oder ein Drittel des Körpers 68) angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Wicklung 72 im Wesentlichen integral mit dem Körper 68 sein, und bei weiteren Ausführungsformen kann die Wicklung 72 um einen Außenumfang des Körpers 68 angeordnet sein, wie in 5 dargestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Wicklung 72 in ihrer Struktur im Wesentlichen in der Art einer Zylinderspule oder Elektromagnet sein.
Wie in 4 bis 6 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen ein Strom, in 5 mit „1” bezeichnet, durch die Wicklung 72 hindurchfließen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen ein Hindurchfließen von Strom durch die Wicklung 72 eine magnetomotorische Kraft (magnetische Spannung) im Flusselement 66 erzeugen. Und als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen die magnetische Spannung des Flusselementes 66 im Wesentlichen zwischen den Nord- und Südpolen benachbarter magnetischer Elemente 64 positioniert sein. Auch können bei einigen Ausführungsformen einige Eigenschaften der magnetischen Spannung (z. B. Richtung, Größe etc.) durch Änderung von ähnlichen Eigenschaften des Stroms (z. B. Richtung, Größe etc.) verändert werden. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen durch Hindurchschicken eines Stroms durch die Wicklung 72 das Flusselement 66 auch einen Elementfluss, Φ_B, wie in 4 gezeigt, aufweisen, der ebenfalls durch Verändern einiger der Eigenschaften des Stroms verändert werden kann.
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann die magnetische Spannung einiger der Flusselemente 66 einen wirksamen Fluss ändern (d. h. Φ_U, wie in 4 dargestellt, der von zumindest einem Teil der magnetischen Elemente 64 stammt. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung und herkömmlichen elektromagnetischen Motorsystemen kann ein magnetischer Fluss einen wirksamen Fluss Φ_U beinhalten.
Lediglich beispielhaft kann es sich bei einem wirksamen Fluss Φ_U um einen magnetischen Fluss handeln, der durch ein magnetisches Element 64 ausgesendet wird und der zur Verrichtung von Arbeit verwendet werden kann (z. B. Betrieb des Motors 26 zum Antreiben der Ankerbaugruppe 52, um die Welle 38 zu drehen). Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen ein Teil des magnetischen Flusses, der von den magnetischen Elementen 64 stammt und der durch einen Teil der Leiter 60 der Ankerbaugruppe 52 hindurch verläuft, den wirksamen Fluss Φ_U aufweisen, da er zur Erzeugung eines Drehmomentes während eines Betriebs des Motors 26 verwendet werden kann. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die allgemeine Richtung der magnetischen Spannung des Flusselementes 66 (d. h. wie durch die Richtung des durch die Wicklung 72 fließenden Stroms erzeugt) zumindest teilweise einer allgemeinen Richtung des Elementflusses Φ_B entsprechen. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen der Elementfluss Φ_B zumindest teilweise den wirksamen Fluss Φ_U einiger oder aller magnetischen Elemente 64 beeinflussen, wie später noch erläutert wird.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Richtung und Größe des Elementflusses Φ_B den wirksamen Fluss Φ_U der magnetischen Elemente 64 beeinflussen. Bezug nehmend auf 4 und 6 kann bei einigen Ausführungsformen, wenn der Strom durch die Wicklung 72 des Flusselementes 66 zirkuliert, so dass die magnetische Spannung des Flusselementes 66 und der Elementfluss Φ_B im Wesentlichen hin zum Nordpol eines benachbarten magnetischen Elementes 64 gerichtet sind, der Elementfluss Φ_B zumindest teilweise den wirksamen Fluss Φ_U erhöhen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, wenn der wirksame Fluss Φ_U eines oder mehrerer der magnetischen Elemente 64 und der Elementfluss Φ_B im Wesentlichen entgegengesetzt sind (wie in 4 dargestellt), der wirksame Fluss Φ_U zumindest teilweise vergrößert werden, was bei einigen Ausführungsformen zu einer Erzeugung eines vergrößerten Drehmomentes durch den Motor 26 führen kann. Diese Erhöhung des wirksamen Flusses Φ_U kann zumindest teilweise auftreten, da der Elementfluss Φ_B verhindern kann, dass Teile des magnetischen Flusses der magnetischen Elemente 64 durch das Gebiet unmittelbar benachbart dem Flusselement 66 hindurch, oder durch das Flusselement 66 selbst hindurchgeht. Beispielsweise wird zumindest ein Teil des magnetischen Flusses der magnetischen Elemente 64, der durch Teile der Feldbaugruppe 50 hindurchgehen würde (d. h. verlorener Fluss) bei einigen Ausführungsformen hin zur Ankerbaugruppe 52 verlagert, und trägt zum wirksamen Fluss Φ_U bei. Als Ergebnis kann ein größerer Anteil des Flusses von den magnetischen Elementen 64 hin zu den Leitern 60 der Ankerbaugruppe 52 gerichtet werden, was verglichen mit herkömmlichen Konfigurationen den wirksamen Fluss Φ_U vergrößert.
Umgekehrt kann bei einigen Ausführungsformen das Flusselement 66 auch einen wirksamen Fluss Φ_U verringern. Beispielsweise kann, dadurch dass ein Stromfluss durch die Wicklung 72 beträchtlich verringert und/oder eliminiert wird, das Flusselement 66 einen wirksamen Fluss Φ_U verringern. Bei einigen Ausführungsformen kann das Flusselement 66 ein Stahl enthaltendes Material aufweisen, das einen magnetischen Fluss leiten kann (z. B. kann ein Stahl enthaltendes Flusselement 66 als natürlicher Flussaustrittsweg fungieren). Als Ergebnis kann, im Vergleich zu Ausführungsformen ohne Flusselement 66 oder ein stahlhaltiges Material aufweisendes Flusselement 66, ein größerer Fluss von den magnetischen Elementen 64 durch das Flusselement 66 fließen, was zu einem geringeren Fluss führt, der durch die Leiter 60 fließt (d. h. ein geringerer wirksamer Fluss Φ_U erreicht die Leiter 60). Auch kann bei einigen Ausführungsformen der Elementfluss Φ_B zumindest teilweise den wirksamen Fluss Φ_U verringern, dadurch dass Strom durch die Wicklung 72 hindurchgeleitet wird, um einen magnetische Spannung eines Flusselementes 66 und einen Elementfluss Φ_B zu erzeugen, die im Wesentlichen weg von dem Nordpol eines benachbarten magnetischen Elementes 64 gerichtet sind (d. h. die zwei Flüsse sind im Wesentlichen fluchtend miteinander angeordnet). Als Ergebnis sind der Elementfluss Φ_B und der Fluss des benachbarten magnetischen Elementes 64 nicht mehr entgegengesetzt (d. h. der Fluss vom magnetischen Element 64 wird nicht mehr hin zur Ankerbaugruppe 52 verlagert), so dass ein Fluss einiger oder aller magnetischen Elemente 64 frei durch das Flusselement 66 fließen kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann durch Ändern des wirksamen Flusses Φ_U der magnetischen Elemente 64 sich der Betrieb der Anlassermaschine 12 auch verändern. Im Allgemeinen können einige herkömmliche Anlassermaschinen 12 einen einzigen Leistungsspitzenpunkt beinhalten (d. h. basierend auf Drehmomentabgabe und Drehzahl). Beispielsweise können Elemente einiger herkömmlicher Anlassermaschinen 12 eine begrenzte Fähigkeit zur Änderung von Eigenschaften aufweisen (z. B. kann über die gesamte Lebensdauer der Anlassermaschine 12 ein wirksamer Fluss Φ_U von magnetischen Elementen 64 im Wesentlichen gleich bleiben). Außerdem kann diese begrenzte Fähigkeit zur Änderung von Eigenschaften zu dem zuvor erwähnten einzigen Leistungsspitzenpunkt führen. Als Ergebnis können bei herkömmlichen Anlassermaschinen 12 alle anderen Lastzustände außerhalb des Leistungsspitzenpunktes eine geringere Leistung als die Spitzenleistung empfangen, was zu einer weniger als optimalen Leistung von Motor 26 führen kann. Beispielsweise können einige herkömmliche Anlassermaschinen 12 so konfiguriert sein, dass der einzige Leistungsspitzenpunkt auftreten kann, wenn die Anlassermaschine 12 versucht, einen Motor 20 zu starten, der nicht vor kurzem gestartet wurde (d. h. herkömmlicher Kaltstart). Demgemäß wird bei jedem anderen Startvorgang (z. B. einem Start-Stopp-Startvorgang, wie später noch detailliert erläutert wird) eine geringere Leistung als die Spitzenleistung empfangen, und es kann schwierig sein, einem Bedarf nach erhöhter Drehzahl zu entsprechen, was zu größeren Verzögerungen beim Starten des Motors 20 führen kann. Als Ergebnis der erhöhten Verzögerungen kann der Motor 20 größere Mengen an Emissionen abgeben, was nicht erwünscht ist.
Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine einzelne Anlassermaschine 12, dadurch, dass sie in der Lage ist, den wirksamen Fluss Φ_U zu verändern, mehr als einen einzigen Leistungsspitzenpunkt aufweisen. Beispielsweise kann, wie in 7 dargestellt, bei einigen Ausführungsformen durch Verringern eines wirksamen Flusses Φ_U, wie zuvor erwähnt, eine Anlassermaschine bei einer größeren freien Drehzahl (U/min) und einem geringeren Abwürgdrehmoment (Nm) betrieben werden, wobei sie dabei weiterhin auf, oder im Wesentlichen nahe der Spitzenleistung arbeitet. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen eine Anlassermaschine 12, die eine Eigenschaft eines dynamischen wirksamen Flusses Φ_U beinhaltet, im Vergleich mit einigen herkömmlichen Anlassermaschinen 12 optimaler betrieben werden. Bei einigen Ausführungsformen kann, wie in 8 dargestellt, durch Anpassen des wirksamen Flusses Φ_U eine Anlassermaschine 12 eine Spitzenleistung sowohl unter Warmstart- als auch Kaltstartbedingungen abgeben. Beispielsweise kann der Motor 26 bei einer niedrigen Drehzahl betrieben werden und ein größeres Drehmoment bei niedrigeren Temperaturbedingungen erzeugen (d. h. durch Vergrößern des wirksamen Flusses Φ_U), und kann bei höherer Drehzahl betrieben werden und ein geringeres Drehmoment erzeugen, und zwar bei Bedingungen höherer Temperatur (d. h. durch Verringern des wirksamen Flusses Φ_U), was zu einem zumindest teilweise optimierten Betrieb von Motor 26 führen kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann zumindest ein Abschnitt des Anlassermaschinen-Steuerungssystems 10 eine Steuerschaltung 74 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 die Steuerschaltung 74 aufweisen, und bei anderen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 mit der Steuerschaltung 74 verbunden sein (z. B. elektrisch verbunden), jedoch kann die Steuerschaltung 74 an einem anderen Ort positioniert sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 konfiguriert und angeordnet sein, um den Strom zu regeln, der durch eine oder mehrere der Wicklungen 72 eines oder mehrerer der Flusselemente 66 fließt. Als Ergebnis können die Steuerschaltungen 74 zumindest teilweise den wirksamen Fluss Φ_U und den Betrieb (z. B. Abtrieb) der Anlassermaschine 12 steuern. Außerdem kann, wie später noch detailliert beschrieben wird, bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 in Kommunikation (z. B. drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation) mit der elektronischen Steuereinheit 16 sein. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Steuereinheit 16 die Steuerschaltung 74 steuern. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 konfiguriert sein, um einen Stromfluss zu regeln, zusätzlich zu Änderungen der Stromrichtung (z. B. positive Strom- und negative Stromzustände, wie beispielsweise bei einem positiven Strom, einem negativen Strom und einem Strom-Aus-Zustand).
Wie in 9 gezeigt, kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 konfiguriert und angeordnet sein, um die Wicklungen 72 in im Wesentlichen oder vollständig diskreten Modi zu regeln. Beispielsweise kann, wie in 9 dargestellt, die Schaltung 72 einen Schalter 76 und ein Relais 78 aufweisen, so dass die Steuerschaltung 74 im Wesentlichen in einer „An-Aus”-Weise arbeiten kann. Wie in 9 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen der Schalter 76 zumindest teilweise einen Strom regeln, der zu einer Steuerwicklung 80 des Relais 78 fließt, und der Schalter 76 kann in Kommunikation mit der elektronischen Steuerschaltung 16 sein. Demgemäß kann bei einigen Ausführungsformen, bei Empfang von Anweisungen von der elektronischen Steuerschaltung 16, der Schalter 76 geschlossen werden, um die Steuerwicklung 80 mit Strom zu versorgen, was einen Steuer-Druckstößel 82 bewegen kann, um das Relais 80 zu schließen. Als Ergebnis kann ein Strom beginnen, zu einigen oder allen der Wicklungen 72 zu fließen, um den wirksamen Fluss Φ_U zu regeln. Beispielsweise kann der Schalter 76 geschlossen werden, damit Strom durch die Wicklungen 72 fließt, wenn ein größeres Ausmaß an wirksamem Fluss Φ_U benötigt wird (z. B. wenn das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 ein größeres Drehmoment benötigt, um ein Fahrzeug zu starten). Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 sowohl einen Schalter 76 als auch ein Relais 78 aufweisen (d. h. anstelle eines einzigen Schalters 76), da der Strom, der zur Änderung des wirksamen Flusses Φ_U erforderlich ist, eine solche Größe erreichen kann, dass ein einziger herkömmlicher Schalter 76 beim Betrieb beschädigt werden könnte.
Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Steuerschaltung 16 zumindest teilweise einen Betrieb der Steuerschaltung 74 regeln. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 mindestens einen Temperatursensor 18 aufweisen, der in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 18 in thermischer Verbindung mit zumindest einem Abschnitt des Motors 20 stehen. Als Ergebnis kann der Temperatursensor 18 thermische Daten an die elektronische Steuereinheit 16 übermitteln, welche die Temperatur des Motors 20 betreffen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Steuereinheit 16 die vom Temperatursensor 18 empfangenen Daten verwenden, um den Betrieb der Steuerschaltung 74 zu regeln. Beispielsweise kann, wenn ein Benutzer versucht, einen warmen Motor 20 zu starten und/oder erneut zu starten (d. h. Warmstartbedingungen) eine geringere Drehmomentabgabe und eine größere Drehzahl von Beschleunigung von Ritzel 32 vorteilhaft sein, um den Motor 20 rascher zu starten. Auch kann, wenn ein Benutzer versucht, einen kalten Motor 20 zu starten (d. h. Kaltstartbedingungen), eine Abgabe eines größeren Drehmomentes und einer kleineren Drehzahl sowie Beschleunigung des Ritzels 32 vorteilhaft sein, um den kalten Motor 20 rascher zu starten. Demgemäß kann der Sensor 18, dadurch, dass er die allgemeine Temperatur des Motors 20 kennt, die elektronische Steuereinheit 16 mit den erforderlichen Daten zur Erhöhung des wirksamen Flusses Φ_U versorgen. Beispielsweise kann bei Empfangen eines Startsignals (z. B. wenn der Benutzer durch Drehen eines Schlüssels den Zündschalter schließt), die elektronische Steuereinheit 16 den Motor 20 betreffende thermische Daten vom Temperatursensor 18 empfangen. Die elektronische Steuereinheit 16 kann die thermischen Daten verarbeiten und beurteilen, ob die Steuerschaltung 74 aktiviert werden sollte (d. h. Schließen von Schalter 76 und Relais 78), oder ob der Schalter 76 offen bleiben sollte, so dass kein Strom durch die Wicklungen 72 fließt, um den wirksamen Fluss Φ_U zu vergrößern. Wenn beispielsweise die Temperatur des Motors 20 hoch genug ist, dass eine Abgabe eines geringeren Drehmomentes und einer größeren Drehzahl von Ritzel 32 beim Starten von Motor 20 vorteilhaft wäre, kann die elektronische Steuereinheit 16 den Schalter 76 öffnen (oder den Schalter 76 offenlassen), um einen geringeren wirksamen Fluss Φ_U an den Motor 26 zu liefern, um den Betrieb zu optimieren (z. B. den wirksamen Fluss Φ_U im Vergleich zu Ausführungsformen ohne ein Flusselement 66 zu verringern). Umgekehrt kann, wenn die Temperatur des Motors 20 tief genug ist, dass eine Abgabe eines größeren Drehmomentes und einer geringeren Drehzahl von Ritzel 32 beim Starten vom Motor 20 vorteilhaft wäre, die elektronische Steuereinheit 16 den Schalter 76 schließen, um das Relais 78 zu schließen und die Wicklungen 72 mit Strom zu versorgen, um einen größeren wirksamen Fluss Φ_U an den Motor 26 zu liefern, um einen Betrieb zu optimieren. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 den wirksamen Fluss Φ_U bei einem beliebigen Punkt vor, während, und/oder nach einem Startzeitraum verändern.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 alternative Konfigurationen aufweisen. Wie in 10 dargestellt, kann die Steuerschaltung eine Mehrzahl von Schaltern 76 aufweisen (z. B. vier Schalter 76). Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 eine herkömmliche H-Brücke-Konfiguration aufweisen, und die Steuerschaltung 74 kann als herkömmliche H-Brücke arbeiten, um einen durch die Wicklungen 72 fließenden Strom zu regeln. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die H-Brücke-Konfiguration ermöglichen, dass der Stromfluss durch die Wicklungen 72 eine negative oder eine positive Direktionalität aufweist, was einen wirksamen Fluss Φ_U verringern bzw. vergrößern kann (z. B. durch Ändern der Richtung des Elementflusses Φ_B). Ähnlich zu einigen anderen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sein, so dass die Steuereinheit 16 steuern kann, welcher von der Mehrzahl von Schaltern (76) geschlossen wird, damit ein Strom durch die Wicklungen 72 fließt (z. B. in einer positiven oder negativen Richtung), um den wirksamen Fluss Φ_U zu ändern.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 konfiguriert und angeordnet sein, um Änderungen des wirksamen Flusses Φ_U über einen Gradienten zu ermöglichen. Beispielsweise kann, wie in 11 dargestellt, bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 einen oder mehrere Festkörperschalter 84 aufweisen (z. B. einen MOSFET), die zu einer auf Pulsweitenmodulation basierenden Regelung eines durch die Wicklungen 72 fließenden Stroms fähig sind. Der Festkörperschalter 84 kann in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sein. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10, zusätzlich zu oder anstelle des einen oder der mehreren Temperatursensoren 18a, einen oder mehrere Drehzahlsensoren 18b aufweisen, die im Wesentlichen benachbart zu einigen Abschnitten des Motors 20 (z. B. dem Ringzahnrad 36) angeordnet sind und in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sind. Als Ergebnis kann die elektronische Steuereinheit 16 thermische Daten und/oder Motordrehzahldaten von Sensoren 18 empfangen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Steuereinheit 16 konfiguriert und angeordnet sein, um die von den Temperatur- und/oder Motordrehzahlsensoren 18 empfangenen Daten zu verarbeiten und eines oder mehrere Signale an den Festkörperschalter 84 zu übertragen. Beispielsweise kann, wie zuvor erwähnt, die elektronische Steuereinheit 16 den vom Festkörperschalter 74 zu den Wicklungen 72 fließenden Strom anpassen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der Temperatur von Motor 20 (z. B. kann, wenn die Temperatur steigt, der Festkörperschalter 84 erlauben, dass ein größerer Strom durch die Wicklungen 72 fließt, um den wirksamen Fluss Φ_U zu erhöhen). Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen, aufgrund der Fähigkeiten eines Festkörperschalters 84 zur Änderung einer Stromgröße (z. B. mittels Pulsweitenmodulation) der wirksame Fluss Φ_U während des gesamten Betriebs der Anlassermaschine 12 verändert werden, um einen Betrieb der Maschine nahe bei Spitzenleistungspegeln von Drehzahl und Drehmoment zu halten. Beispielsweise kann während eines Startzeitraums die elektronische Steuereinheit 16 Daten von Temperatur- und Motordrehzahlsensoren 18 empfangen, so dass der wirksame Fluss Φ_U über die gesamte Dauer des Startzeitraums angepasst werden kann. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 einen Festkörperschalter 84 und eine H-Brücke-Konfiguration aufweisen, was den Bereich, über den der wirksame Fluss Φ_U variieren kann, weiter vergrößern kann, was die Flexibilität einer Nutzung der Anlassermaschine 12 zumindest teilweise vergrößern kann.
Bei einigen Ausführungsformen können zumindest einige Abschnitte des Anlassermaschinen-Steuerungssystems 10 alternative Konfigurationen aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe 50 eine alternative Konfiguration aufweisen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Feldbaugruppe 50 eine herkömmliche gewickelte Feldkonfiguration aufweisen, wie in 12 dargestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Feldbaugruppe 50, die als herkömmliches Wickelfeld konfiguriert ist, einen Trägerkörper 54 aufweisen, der verglichen mit einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen unterschiedlich konfiguriert ist. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Trägerkörper 54 eine Mehrzahl von Polschuhen 86 aufweisen, die am Umfang um einen inneren Abschnitt des Trägerkörpers 54 angeordnet sein können, wie in 12 dargestellt. Bei einigen Ausführungsformen können die Polschuhe 86 im Wesentlichen integral mit dem Trägerkörper 54 sein, und bei anderen Ausführungsformen können die Polschuhe 86 mit dem Trägerkörper 54 verbunden sein.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe 50 eine Mehrzahl von Feldspulen 88 aufweisen, wie in 12 und 13A dargestellt. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen die Feldspulen 88 zumindest teilweise um die Polschuhe 86 gewunden sein, wie in 12 dargestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Polschuh 86 eine Feldspule 88 aufweisen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Feldbaugruppe 50 vier Feldspulen 88 aufweisen, wie in 13B dargestellt, und bei weiteren Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe 50 andere Anzahlen von Feldspulen 88 aufweisen (z. B. sechs Feldspulen 88 und Polschuhe 86, wie in 12 dargestellt). Bei einigen Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe 50, welche die Polschuhe 86 und die Feldspulen 88 aufweist, eine herkömmliche Wickelfeldkonfiguration sowie Betriebsverfahren aufweisen. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen einige oder alle der Feldspulen 88 mit einer Stromquelle (z. B. der Stromquelle 14) elektrisch verbunden sein, so dass ein Strom durch die Feldspulen 88 zirkulieren kann. Als Ergebnis des durch die Feldspulen 88 fließenden Stroms kann ein Magnetfeld und ein magnetischer Fluss durch den Strom und die Abschnitte des Trägerkörpers 54 erzeugt werden (d. h. sie bilden einen Elektromagneten). Der magnetische Fluss kann verwendet werden, um die Ankerbaugruppe 52 in einer Weise anzutreiben, die im Wesentlichen ähnlich zu einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen ist (z. B. beinhaltet der magnetische Fluss einen wirksamen Fluss Φ_U, der beim Erzeugen eines Abtriebs vom Motor 26 verwendet werden kann).
Bei einigen Ausführungsformen kann die Feldbaugruppe 50 konfiguriert und angeordnet werden, um eine veränderliche Leistung zu liefern. Beispielsweise können die Feldspulen 88 um die Polschuhe 86 mit N Windungen (d. h. N beinhaltet eine Ganzzahl, wie beispielsweise 6) gewickelt sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Feldspulen 88 konfiguriert sein, um eine veränderliche Leistung zu liefern. Beispielsweise können, wie in 14A bis 14C dargestellt, zumindest einige der Feldspulen 88 in mindestens zwei Abschnitte segmentiert sein. Bei einigen Ausführungsformen kann auf einen Punkt, der im Wesentlichen zentral bezüglich einer Länge der Feldspulen 88 ist, zugegriffen werden, um eine Steuerung des wirksamen Flusses Φ_U zu liefern. Beispielsweise kann eine Feldspule 88, die um mindestens einen der Polkerne 86 herum angeordnet ist, mit einer Steuerschaltung 74 funktionsmäßig verbunden sein, die konfiguriert ist, um einen Strom zu regeln, der durch einen Abschnitt der Feldspule 88 fließt, wie in 14A bis 14C dargestellt. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 einen Strom steuern, der durch eine zweite Hälfte zumindest einiger der Feldspulen 88 fließt. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 mit den Feldspulen 88 bei einem im Wesentlichen zentralen Ort verbunden sein, um einen Strom zu steuern, der durch eine zweite Hälfte der Feldspulen 88 fließt (d. h. eine Hälfte der Feldspulen 88, die sich „in Fließrichtung dahinter” ausgehend von dem Punkt befindet, bei dem die Steuerschaltung 74 mit den Feldspulen 88 verbunden ist). Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Gesamtanzahl von Windungen, N, gleich groß wie eine Anzahl von Windungen, N1, zwischen der Stromquelle (z. B. der Stromquelle 14) und dem Punkt sein, bei dem die Steuerschaltung 74 mit der Feldspule 88 verbunden ist, und eine Anzahl von Windungen, N2, kann gleich groß wie bei dem Punkt sein, bei dem die Steuerschaltung 74 mit der Feldspule 88 verbunden ist, und einem Ende der Feldspule 88 sein (d. h. N = N1 + N2), wie in 14A bis 14C dargestellt.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 zumindest teilweise einen Strom regeln, der durch den N2-Abschnitt der Feldspulen 88 fließt, was eine Fähigkeit zu einer Leistungsregelung liefern kann. Beispielsweise kann, da die Steuerschaltung 74 einen Strom steuern kann, der durch den N2-Abschnitt der Feldspulen 88 fließt, ein wirksamer Fluss Φ_U dadurch variiert werden, dass die Größe des Stroms verringert wird, der durch die N2-Feldspulen 88 fließt. Außerdem erfolgt, dadurch, dass ein Strom in die Feldspulen 88 eingebracht wird, ein Fließen eines Stroms durch die N1-Feldspulen 88, was zu einer Erzeugung eines magnetischen Flusses, einschließlich eines wirksamen Flusses Φ_U führen kann. Jedoch kann, dadurch, dass die Steuerschaltung 74 mit den Feldspulen 88 verbunden ist, die Größe eines Stroms, der durch die N2-Feldspulen 88 fließt, variiert werden, was zu einem vergrößerten magnetischen und wirksamen Fluss Φ_U führen kann, im Vergleich zu Ausführungsformen ohne Steuerschaltung 74. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, da ein Strom anfänglich durch die Steuerschaltung 74 fließt, bevor er in die N2-Feldspulen 88 eintritt, die Größe des Stroms durch die Steuerschaltung 74 verringert werden, um den wirksamen Fluss Φ_U zu verringern und eine Leistung von Motor 26 zu variieren.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 mindestens eine von mehreren Konfigurationen aufweisen, um eine variable Leistung zu liefern. Beispielsweise kann, wie in 14A und 14B dargestellt, bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 eines oder mehrere Relais 78 aufweisen, die in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sein können und mit Erde verbunden sind. Ähnlich zu einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen kann die elektronische Steuereinheit 16 in Kommunikation mit einem oder mehreren Sensoren 18 sein (z. B. Temperatursensoren 18 und/oder Motordrehzahlsensoren 18), so dass die elektronische Steuereinheit 16 einen Betrieb der Steuerschaltung 74 basierend auf einem Betrieb von Motor 20 regeln kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Steuerschaltung 16 in Kommunikation mit einem Temperatursensor 18 sein, so dass die elektronische Steuereinheit 16 das Relais 78 zu den N2-Feldspulen 88 schließen, öffnen, geöffnet lassen, und/oder geschlossen lassen kann, abhängig von der Temperatur des Motors 20. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, bei Empfang eines Signals von der elektronischen Steuereinheit 16 zur Reduktion zumindest eines Teils des wirksamen Flusses Φ_U, das Relais 78 geschlossen werden, der Strom über die Steuerschaltung 74 abgeleitet und auf Erde geleitet werden (d. h. lediglich N1-Feldspulen 88 erzeugen einen wirksamen Fluss Φ_U). Als Ergebnis kann ein geringerer Strom durch die gesamten Feldspulen 88 fließen und ein geringerer wirksamer Fluss Φ_U kann erzeugt werden, was zu einer erhöhten Drehzahl von Motor 26 und einer Abgabe eines geringeren Drehmomentes führt (z. B. für einen Warmstartvorgang). Umgekehrt kann, wenn ein größerer wirksamer Fluss Φ_U benötigt wird, das Relais 78 geöffnet bleiben, so dass ein Strom sowohl durch die N1- als auch N2-Feldspulen 88 fließt, so dass der volle wirksame Fluss Φ_U erzeugt wird, was zur Abgabe eines größeren Drehmomentes führt (z. B. für einen Kaltstartvorgang). Demgemäß kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 konfiguriert und angeordnet sein, um eine diskrete Regelung eines wirksamen Flusses Φ_U zu liefern (d. h. eines wirksamen Flusses Φ_U, der von den N1-Feldspulen 88 stammt, oder eines wirksamen Flusses Φ_U, der von N1- und N2-Feldspulen 88 stammt).
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 74 weitere Konfigurationen aufweisen. Wie in 14C dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 74 einen oder mehrere Festkörperschalter 84 aufweisen, die zu einer Pulsweitenmodulation-basierten Regelung fähig sind. Ähnlich zu einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen kann der Festkörperschalter 84 in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sein, die Anweisungen an den Festkörperschalter 84 liefern kann, um die Größe des Stroms zu verändern, der durch die N2-Feldspulen 88 fließt. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Steuerschaltung 16 in Kommunikation mit einem oder mehreren Motordrehzahlsensoren 18 und/oder Temperatursensoren 18 sein, welche die elektronische Steuereinheit 16 mit Daten betreffend relativer Drehzahlen einiger Abschnitte des Motors 20 (z. B. des Ringzahnrades 36) und/oder der Motortemperatur versorgen können. Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Steuereinheit 16 eine oder mehrere (nicht dargestellte) Nachschlagetabellen aufweisen, die Information betreffend Motordrehzahlen und/oder Motortemperaturen sowie eine entsprechende Spitzenleistungsabgabe von Motor 26 enthalten (d. h. ein Abtrieb von Motor 26, der den Daten von Motor 20 entspricht). Als Ergebnis kann, ansprechend auf Änderungen des Zustands von Motor 20, die elektronische Steuereinheit 16 einen Betrieb des Festkörperschalters 84 erhöhen, um den wirksamen Fluss Φ_U der Feldspulen 88 zu verändern. Beispielsweise kann, da der Festkörperschalter 84 zu einer Pulsweiten-basierten Regelung fähig ist, ein durch die N2-Feldspulen 88 fließender Strom während des Betriebs des Motors 26 im Wesentlichen kontinuierlich angepasst werden, um den wirksamen Fluss Φ_U zu vergrößern und eine Leistung der Anlassermaschine 12 zu optimieren.
Zusätzlich kann bei einigen Ausführungsformen eine Verwendung des Flusselementes 66 und von Wicklung 72 und/oder der Feldspule 88 auch einen Mechanismus bereitstellen, um eine Schädigung von Motor 26, die auf einer Überdrehzahl von Motor 20 basiert, zumindest teilweise zu begrenzen. Beispielsweise kann nach der Zündung von Motor 20, wenn sich das Ritzel 32 noch in Eingriff mit dem Ringzahnrad 36 befindet, sich die Ankerbaugruppe 52 mit einer Drehzahl nahe ihrer maximalen Drehzahl bewegen (d. h. einer „Lastfrei-Drehzahl”), was zu einer Beschädigung der Ankerbaugruppe 52 führen kann. Bei einigen Ausführungsformen kann, wenn der wirksame Fluss Φ_U verringert wurde, um die Drehzahl des Motors 26 zumindest teilweise zu vergrößern, die Größe des wirksamen Flusses Φ_U vergrößert werden, um die Lastfrei-Drehzahl zu verringern. Als Ergebnis kann die verringerte Lastfrei-Drehzahl das Risiko verringern, dass aufgrund eines Betriebs mit übermäßiger Drehzahl eine Schädigung der Ankerbaugruppe 52 auftritt.
Bei einigen Ausführungsformen können Abschnitte der Anlassermaschine 12 alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 mindestens zwei Anlassermaschinen 12 aufweisen, die in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 sei können. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen die zwei Anlassermaschinen 12 im Wesentlichen ähnlich sein, abgesehen davon, dass eine erste Anlassermaschine 12 ein erstes Ritzel 32a aufweisen kann, das eine geringere Anzahl von Zähnen und eine geringere Größe (z. B. Umfang) im Vergleich zu einem zweiten Ritzel 32b einer zweiten Anlassermaschine 12 aufweist. Als Ergebnis können die ersten und zweiten Anlassermaschinen 12 unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, aufgrund der unterschiedlich konfigurierten Ritzel 32a, 32b.
Wie in 15 dargestellt, können bei einigen Ausführungsformen eines oder beide der Ritzel 32a, 32b mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff kommen, um den Motor 20 zu starten.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, ähnlich wie bei einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen, die elektronische Steuerschaltung 16 Zustände des Motors 20 über einen oder mehrere Sensoren 18 erfassen und diese Daten verwenden, um zu beurteilen, welches Ritzel 32a, 32b die größte Spitzenleistung an das Ringzahnrad 36 abgeben könnte, um den Motor 20 in der kürzestmöglichen Zeit zu starten (z. B. das kleinere Übersetzungsverhältnis des zweiten Ritzels 32b oder das größere Übersetzungsverhältnis des ersten Ritzels 32a).
Lediglich beispielhaft kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die Temperatur von Motor 20 in einem wesentlich kälteren Zustand ist, die elektronische Steuereinheit 16 die erste Anlassermaschine 12 anweisen, das erste Ritzel 32a in Eingriff zu bringen (d. h. das Ritzel 32a mit einem größeren Übersetzungsverhältnis). Als Ergebnis kann, aufgrund des größeren Übersetzungsverhältnis, die Anlassermaschine 12 über das Ritzel 32a ein größeres Drehmoment auf das Ringzahnrad 36 übertragen, was zu einem optimaleren „Ankurbeln” führen kann. Umgekehrt kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die Temperatur von Motor 20 in einem allgemein wärmeren Zustand ist, die elektronische Steuereinheit 16 die zweite Anlassermaschine 12 anweisen, das zweite Ritzel 32b in Eingriff zu bringen (d. h. das Ritzel 32b mit einem geringeren Übersetzungsverhältnis). Als Ergebnis kann die Anlassermaschine 12, aufgrund des geringeren Übersetzungsverhältnisses, ein geringeres Drehmoment über das Ritzel 32a an das Ringzahnrad 36 übertragen und sich mit größerer Drehzahl bewegen, was zu einem optimaleren „Ankurbeln” führen kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen. Wie in 16 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen eine einzige Anlassermaschine 12 die ersten und zweiten Ritzel 32a, 32b aufweisen. Außerdem kann, wie in 16 dargestellt, die Anlassermaschine 12 einige doppelt vorhandene Elemente aufweisen, die unterschiedliche Betriebszustände der Anlassermaschine 12 ermöglichen können. Wie in 16 dargestellt, kann bei einigen Ausführungsformen die Anlassermaschine 12 eine erste und eine zweite Elektromagnetbaugruppe 28a, 28b, einen ersten und einen zweiten Umstellhebel 44a, 44b, die ersten und zweiten Ritzel 32a, 32b, einen ersten und einen zweiten Getriebezug 24a, 24b, erste und zweite Wellen 38a, 38b und eine erste und eine zweite Freilaufkupplung 30a, 30b aufweisen. Ähnlich zu einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen kann der Motor 26 mit den Getriebezügen 24a, 24b funktionsmäßig verbunden sein, die einen Abtrieb von Motor 26 an die ersten und zweiten Ritzel 32a, 32b übertragen können, und zwar über die Wellen 38a, 38b und die Kupplungen 30a, 30b. Wie in 16 dargestellt, können bei einigen Ausführungsformen diese zwei Pfade in einer im Wesentlichen parallelen Konfiguration ausgerichtet sein.
Bei einigen Ausführungsformen können die parallelen Abtriebspfade verwendet werden, um eine Leistung der Anlassermaschine 12 unter Verwendung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zu optimieren. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen die Ritzel 32a, 32b im Wesentlichen ähnliche Größen und Anzahlen von Zähnen aufweisen (d. h. im Wesentlichen ähnliche Übersetzungsverhältnisse), jedoch können die Getriebezüge 24a, 24b unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Getriebezug 24a ein größeres Übersetzungsverhältnis als der zweite Getriebezug 24b aufweisen. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die elektronische Steuereinheit 16 bestimmt, dass ein größeres Drehmoment und geringere Drehzahlen erforderlich sind, um eine Spitzenleistung an den Ringzahnrad 36 zu liefern (z. B. ein Kaltstartvorgang), die elektronische Steuereinheit 16 ein Signal an die erste Elektromagnetbaugruppe 28 liefern, um das erste Ritzel 32a in Eingriff zu bringen (d. h. das Ritzel 32, das einen Abtrieb vom ersten Getriebezug 24a empfängt). Umgekehrt kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die elektronische Steuereinheit 16 bestimmt, dass ein geringeres Drehmoment und eine größere Drehzahl erforderlich sein kann, um eine Spitzenleistung an das Ringzahnrad 36 zu liefern, um den Motor 20 anzulassen (z. B. ein Warmstartvorgang), die elektronische Steuereinheit 16 ein Signal an die zweite Elektromagnetbaugruppe 28b liefern, um das zweite Ritzel 32b in Eingriff zu bringen (d. h. das Ritzel 32, das einen Abtrieb vom zweiten Getriebezug 24b empfängt).
Bei einigen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Getriebezüge 24a, 24b im Wesentlichen ähnliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen und die ersten und zweiten Ritzel 32a, 32b können unterschiedliche Größen aufweisen, ähnlich wie die in 15 dargestellten Ritzel 32a, 32b. Als Ergebnis kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die elektronische Steuereinheit 16 bestimmt, dass ein größeres Drehmoment und geringere Drehzahlen erforderlich sind, um eine Spitzenleistung an das Ringzahnrad 36 zu liefern (z. B. ein Kaltstartvorgang), die elektronische Steuereinheit 16 ein Signal an die erste Elektromagnetbaugruppe 28 liefern, um das erste Ritzel 32a mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff zu bringen. Umgekehrt kann bei einigen Ausführungsformen, wenn die elektronische Steuereinheit 16 bestimmt, dass ein geringeres Drehmoment und eine größere Drehzahl erforderlich sein kann, um eine Spitzenleistung an das Ringzahnrad 36 zu liefern, um den Motor 20 anzulassen (z. B. ein Warmstartvorgang), die elektronische Steuereinheit 16 ein Signal an die zweite Elektromagnetbaugruppe 28b liefern, um das zweite Ritzel 32 mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff zu bringen Bei einigen Ausführungsformen kann das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 weitere Strukturen aufweisen, die eine variable Leistung der Anlassermaschine 12 ermöglichen können. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Getriebezug 24, der zwischen dem Motor 26 und der Welle 38 positioniert ist, ein mechanisch verstellbares Getriebe (nicht dargestellt) aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das mechanisch verstellbare Getriebe diskrete Übersetzungsverhältnisse bezüglich dem Motor 26, stufenlos verstellbare Übersetzungsverhältnisse bezüglich des Motors 26, oder weitere Konfigurationen aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anlassermaschine 12 ein (nicht dargestelltes) Stellglied aufweisen, das in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit 16 ist und mit dem mechanisch verstellbaren Getriebe verbunden ist. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, ansprechend auf Signale von der elektronischen Steuereinheit 16, um die Leistung der Anlassermaschine 12 zu optimieren, das Stellglied das Übersetzungsverhältnis des mechanisch verstellbaren Getriebes verändern, um eine Leistung der Anlassermaschine 12 zu optimieren, so dass deren Abtrieb auf oder nahe der Spitzenleistung ist.
Zusätzlich zu den herkömmlichen Startvorgängen eines Motors 20 (d. h. einem Kaltstartvorgang und/oder einem Warmstartvorgang), wie zuvor erwähnt, kann das Anlassermaschinen-Steuerungssystem 10 bei weiteren Startvorgängen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Steuerungssystem 10 konfiguriert und angeordnet sein, um einen „Stopp-Start”-Startvorgang zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 10 einen Motor 20 starten, wenn der Motor 20 bereits zuvor gestartet wurde (z. B. bei einem Kaltstartvorgang), und das Fahrzeug bleibt weiterhin in einem aktiven Zustand (z. B. betriebsfähig), jedoch wird der Motor 20 vorübergehend inaktiviert (z. B. hat die Bewegung von Motor 20 im Wesentlichen oder vollständig gestoppt).
Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen, zusätzlich oder anstelle eines Vorliegens einer Konfiguration und Anordnung zu Ermöglichung eines Stopp-Start-Startvorgangs, das Steuerungssystem 10 konfiguriert und angeordnet sein, um einen „Meinungsänderungs-Stopp-Start”-Startablauf zu ermöglichen. Das Steuerungssystem 10 kann einen Motor 20 starten, wenn der Motor 20 bereits durch einen Kaltstartvorgang gestartet wurde und sich das Fahrzeug weiterhin in einem aktiven Zustand befindet und der Motor 20 deaktiviert wurde, sich jedoch weiterhin bewegt (d. h. der Motor 20 wird langsamer). Beispielsweise kann, nachdem der Motor ein Deaktivierungssignal empfängt, jedoch bevor die Bewegung von Motor 20 im Wesentlichen oder vollständig aufgehört hat, sich der Benutzer entscheiden, den Motor 20 zu reaktivieren, so dass das Ritzel 32 mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff kommt, wenn das Ringzahnrad 36 langsamer wird, sich jedoch weiterhin bewegt (z. B. dreht). Nach einem In-Eingriff-Kommen mit dem Ringzahnrad 36 kann der Motor 26 den Motor 20 erneut starten, und zwar über das mit dem Ringzahnrad 36 in Eingriff befindliche Ritzel 32. Bei einigen Ausführungsformen kann das Steuerungssystem 10 für weitere Startabläufe konfiguriert sein, beispielsweise einem herkömmlichen „Soft-Start”-Startvorgang (z. B. ist der Motor 26 zumindest teilweise aktiviert, während sich das Ritzel 32 und das Ringzahnrad 36 in Eingriff befinden).
Die folgende Erläuterung soll als illustrierendes Beispiel für einige der zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele dienen, die in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Automobil während eines Startablaufs verwendet werden. Jedoch kann, wie zuvor erwähnt, das Steuerungssystem 10 in weiteren Strukturen für ein Starten von Motor 20 verwendet werden.
Wie zuvor erwähnt, kann bei einigen Ausführungsformen das Steuerungssystem 10 konfiguriert und angeordnet sein, um den Motor 20 während eines Meinungsänderungs-Stopp-Start-Startablaufs zu starten. Beispielsweise kann, nachdem ein Benutzer einen Kaltstart von Motor 20 durchführt, der Motor 20 bei Empfang eines Signals von der elektronischen Steuereinheit 16 deaktiviert werden (z. B. bewegt sich das Fahrzeug gerade nicht und die Drehzahl von Motor 20 liegt auf oder unterhalb der Leerlaufdrehzahl, der Fahrzeugbenutzer weist den Motor 20 an, inaktiv zu werden, und zwar durch Herunterdrücken eines Bremspedals für eine gewisse Dauer etc.), der Motor 20 deaktiviert werden, jedoch kann das Fahrzeug aktiv bleiben (z. B. kann zumindest ein Teil der Fahrzeugsysteme durch die Stromquelle 14 oder in anderer Weise betrieben werden). Einige Zeit nach Deaktivieren von Motor 20, jedoch bevor eine Bewegung von Motor 20 aufhört, kann der Fahrzeugbenutzer eine Entscheidung treffen, ein erneutes Starten von Motor 20 durchzuführen, und zwar durch Signalgeben an die elektronische Steuerschaltung 16 (z. B. durch Lösen des Bremspedals, Herunterdrücken des Fahrpedals etc.). Nach Empfangen des Signals kann die elektronische Steuereinheit 16 zumindest Teile des Anlassermaschinen-Steuerungssystems 10 nutzen, um den Motor 20 erneut zu starten. Beispielsweise kann, um ein mögliches Risiko einer Beschädigung von Ritzel 32 und/oder Ringzahnrad 36 zu verringern, eine Drehzahl des Ritzels 32 im Wesentlichen mit einer Drehzahl des Ringzahnrades 36 (d. h. einer Drehzahl von Motor 20) synchronisiert werden, wenn die Anlassermaschine 12 versucht, ein erneutes Starten von Motor 20 durchzuführen, was unter Verwendung einiger der zuvor erwähnten Ausführungsformen bewerkstelligt werden kann.
Für Fachleute versteht es sich, dass die Erfindung zwar in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen und Beispielen im Vorhergehenden beschrieben wurde, die Erfindung jedoch nicht notwendigerweise darauf eingeschränkt ist, und dass zahlreiche weitere Ausführungsformen, Beispiele, Anwendungen, Modifikationen und Abweichungen von den Ausführungsformen, Beispielen und Anwendungen durch die hier angefügten Ansprüche abgedeckt sein sollen. Die Offenbarung von jedem Patent und jeder Publikation, die hier zitiert wurde, wird hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in das vorliegende Dokument aufgenommen, so als wenn dies für jedes Patent oder Publikation separat vorgenommen würde. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Anlassermaschinen-Steuerungssystem, aufweisend: eine Anlassermaschine, die fähig ist, in Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit zu sein, welche in Kommunikation mit einem Motordrehzahlsensor und/oder einem Motortemperatursensor ist, wobei die Anlassermaschine weiter aufweist eine Elektromagnetbaugruppe, die mindestens eine Spulenwicklung aufweist, einen Motor, der funktionsmäßig mit einem Ritzel verbunden ist, wobei der Motor eine Feldbaugruppe und eine Ankerbaugruppe aufweist, und die Feldbaugruppe weiter einen Trägerkörper und eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die im Trägerkörper gelagert sind und am Umfang innerhalb des Trägerkörpers angeordnet sind, eine Mehrzahl von Flusselementen, die zwischen der Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Wicklungen, wobei mindestens eine der Mehrzahl von Wicklungen um jedes der Mehrzahl von Flusselementen herum angeordnet ist, und die Mehrzahl von Wicklungen mit einer Steuereinheit verbunden ist und fähig ist, mit einer Stromquelle verbunden zu werden.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl von Flusselementen einen Körper und mindestens zwei Flansche aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Flusselementen ein Stahl enthaltendes Material aufweisen.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung mindestens einen Schalter und mindestens ein Relais aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungsmodul nach Anspruch 4, wobei die elektronische Steuereinheit fähig ist, in Kommunikation mit dem mindestens einen Schalter zu sein.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung eine H-Brücke-Konfiguration aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung mindestens einen Festkörperschalter aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die elektronische Steuereinheit fähig ist, in Kommunikation mit dem mindestens einen Festkörperschalter zu sein.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Feldbaugruppe umschreibend zu zumindest einem Abschnitt der Ankerbaugruppe angeordnet ist, und wobei die Ankerbaugruppe einen Ankerkern und eine Mehrzahl von Leitern aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit konfiguriert und angeordnet ist, um einen Stromfluss durch die Mehrzahl von Wicklungen zu regeln, und zwar zumindest teilweise basierend auf Daten, die von dem Temperatursensor und/oder dem Motordrehzahlsensor empfangen werden.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem, aufweisend: eine Anlassermaschine, die fähig ist, in Kommunikation mit einer elektronischen Steuerschaltung zu sein, wobei die Anlassermaschine weiter aufweist eine Elektromagnetbaugruppe, die mindestens ein Vorspannelement und mindestens eine Spulenwicklung aufweist, einen Motor, der funktionsmäßig mit einem Ritzel verbunden ist, wobei der Motor eine Feldbaugruppe aufweist, die umschreibend zu einer Ankerbaugruppe angeordnet ist, wobei die Feldbaugruppe weiter einen Trägerkörper aufweist, der mindestens einen Polschuh und mindestens eine Feldspule aufweist, die um den Polschuh herum angeordnet ist, und eine Steuerschaltung, die mit der mindestens einen Feldspule elektrisch verbunden ist, so dass die Steuerschaltung fähig ist, einen Strom zu regeln, der durch einen Abschnitt der mindestens einen Feldspule fließt, wobei die Steuerschaltung fähig ist, in Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit zu sein, wobei die Steuerschaltung konfiguriert und angeordnet ist, um einen Strom zu steuern, der durch den Abschnitt der mindestens einen Feldspule fließt, und zwar basierend auf Anweisungen, die von der elektronischen Steuereinheit empfangen werden.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die Feldbaugruppe eine Mehrzahl von Polschuhen und mindestens eine Feldspule aufweist, die um jeden der Mehrzahl von Polschuhen herum angeordnet ist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit elektrisch mit jeder der Feldspulen verbunden ist.
Anlassermaschinen-Steuerungsmodul nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung mindestens ein Relais aufweist, das fähig ist, in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit zu sein.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit mindestens einen Festkörperschalter aufweist, der fähig ist, in Kommunikation mit der elektronischen Steuereinheit zu sein.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die Feldbaugruppe eine elektromagnetische Konfiguration aufweist.
Anlassermaschinen-Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die elektronische Steuereinheit konfiguriert und angeordnet ist, eine Größe des Stroms, der durch den Abschnitt der Feldspule fließt, zu verändern, und zwar zumindest teilweise basierend auf Daten, die von dem Temperatursensor und/oder dem Motordrehzahlsensor empfangen werden.
Verfahren zum Zusammenbau eines Anlassermaschinen-Steuerungssystems, wobei das Verfahren umfasst: Zusammenbauen einer Anlassermaschine, die fähig ist, in Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit zu sein, welche in Kommunikation mit einem Motordrehzahlsensor und/oder einem Motortemperatursensor ist, wobei das Zusammenbauen der Anlassermaschine weiter folgende Schritte umfasst funktionsmäßiges Verbinden einer Elektromagnetbaugruppe mit einer Welle und/oder einem mit der Welle verbundenen Ritzel, wobei die Elektromagnetbaugruppe weiter mindestens eine Spule aufweist, Positionieren einer Mehrzahl von Wicklungen um eine Mehrzahl von Flusselementen, Positionieren einer Mehrzahl von Permanentmagneten und der Mehrzahl von Flusselementen, welche die Mehrzahl von Wicklungen aufweisen, innerhalb eines Trägerelementes, wobei die Mehrzahl von Flusselementen und die Mehrzahl von Permanentmagneten am Umfang angeordnet sind und mindestens eines von der Mehrzahl von Flusselementen zwischen zwei der Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet ist, funktionsmäßiges Verbinden mindestens einer Steuerschaltung mit mindestens einem Teil der Mehrzahl von Wicklungen, und Positionieren einer Ankerbaugruppe zumindest teilweise innerhalb des Trägerkörpers.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Mehrzahl von Flusselementen ein Stahl enthaltendes Material aufweisen.