CN101599666A - 转子和用于识别转子的转子位置的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转子和用于识别转子的转子位置的装置。本发明涉及一种电机(100)的转子(10)，该转子通过轴(12)旋转，并包括转子磁体(18)。本发明提出，设有软磁性的耦合元件(20)，该耦合元件将转子(10)的杂散磁场(42)导引到一个或多个感应磁场的传感器(40)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机的转子，该转子通过轴旋转并包括转子磁体，还涉及一种用于识别转子的转子位置的装置。
背景技术
为了使电整流电机(EC电机)换向，需要识别转子在每个时刻的准确位置。已知可以通过无传感器或有传感器的方法识别转子位置。
为了通过传感器检测转子位置，使设置在转子上的发送器磁体对准转子磁体的磁化。通过传感器检测发送器磁体的磁场，并且使所提供的信号用于识别转子位置。通过这种方式能够在电机停止时自动识别转子位置，但是必需使发送器磁体高度准确地对准转子磁体的磁化以及稳定地固定发送器磁体。
为了无传感器地识别转子位置经常使用电动力反作用(back EMF(反电势))。尽管这种反作用在低转速时无法提供足够的信号用于分析，但是无需附加的用于识别转子位置的部件。
但是经常由于正好在低速时使用手持工具机，例如电动螺丝刀，因此无传感器的转子位置识别不适用于这种工具机。
发明内容
本发明涉及一种电机的转子，该转子通过轴旋转，并包括转子磁体。
本发明提出，在转子侧设有软磁性的耦合元件，该耦合元件使转子的杂散磁场导引到一个或多个感应磁场的传感器。
所述耦合元件在转子磁体磁化后可以至少部分地导引漏磁通，使它可以被设在附近的感应磁场的传感器检测到。因为检测的磁流直接源于转子磁体，因此总是可以检测到转子的精确位置。所述感应磁场的传感器尤其可以是霍尔传感器。所述耦合元件优选是软磁性的金属材料。可以有利地省去发送器磁体，并因此也省掉使发送器磁体精确对准转子磁体的磁化。所述软磁性的耦合元件比发送器磁体更便宜并且在装配时需要更少的费用。此外转子磁体的磁化过程不会受到耦合元件的影响。在发送器磁体中还可能存在着隐患，即发送器磁体在转子磁体磁化过程期间消磁，这种隐患按照本发明同样得以克服。所述软磁性的耦合元件还能到定子绕组且尤其到(端侧)端部绕组大间隔地进行装配，因此使绕组的杂散场不影响传感器。原则上各种软磁性的材料都适合作为耦合元件的材料，它在例如每分钟35000转的运行条件下具有足够的机械稳定性。
所述耦合元件优选构造成套筒，它在轴上设置在转子磁体的杂散场范围内。可以简单、节省空间且不费事地完成装配。
所述耦合元件可以沿着轴向方向固定在转子磁体上。优选在轴与耦合元件之间设置模塑材料。所述模塑材料使耦合元件即使在高速运行和温度变化的时候也能可靠地固定在轴上。对于模塑材料可以使用非铁磁材料。所述模塑材料形成耦合元件与轴之间的磁隔绝体。
所述构造成套筒的耦合元件可以有利地在其背离转子磁体的端部上具有颈圈。由此可以使转子磁体的漏磁通向着感应磁场的传感器会聚，其优点是在低速时的更高灵敏度。
也可以选择或附加地，使所述构造成套筒的耦合元件在其面对转子磁体的端部上具有颈圈。优选使所述颈圈顶靠在转子磁体上。通过这种方式可以更好地检测转子磁体的漏磁通并且提高测量精度。
所述耦合元件也可以构造成圆柱体。
本发明还提出一种用于识别电机转子位置的装置，该电机具有转子，该转子通过轴旋转，所述装置包括转子磁体和至少一个感应磁场的传感器。设有耦合元件，该耦合元件将转子的杂散磁场导引到感应磁场的传感器。
所述耦合元件优选可以在轴向上至少延伸到感应磁场的传感器。由此可以保证可靠地识别转子位置。由于耦合元件的简单几何结构，即构造成没有颈圈的圆柱形套筒，或者构造成在套筒的一端或两端上具有颈圈的套筒，能够使耦合元件易于匹配电机的不同型式。
本发明还提出一种电动工具机，尤其是电动螺丝刀，它具有所述装置。
附图说明
由下面的附图描述给出其它优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、描述和权利要求包含大量的特征组合。专业人员可以适宜地单独考虑特征并且组成有意义的其它组合。
附图中：
图1a、1b示出优选的转子的纵截面图(图1a)和转子磁体的横截面图，具有示出的磁化方向，
图2a、2b以立体图(图2a)和纵截面图(图2b)示出具有圆柱形耦合元件的优选转子的第一优选结构，
图3a、3b以立体图(图3a)和纵截面图(图3b)示出优选转子的第一优选结构，具有圆柱形的耦合元件，该耦合元件在其自由端上具有颈圈，
图4a、4b以立体图(图4a)和纵截面图(图4b)示出优选转子的第一优选结构，具有圆柱形的耦合元件，该耦合元件在其邻接转子磁体的端部上具有颈圈，
图5示出优选的电动工具机。
具体实施方式
在附图中相同或功能相同的部件配有相同的附图标记。
为了解释本发明图1a在电机(未示出)的优选的转子10的纵截面图中示出一个用于识别转子10的位置的优选的装置14，所述转子通过轴12旋转。在转子10的轴12上设有转子磁体18，其磁化44横交于旋转轴线32延伸，如通过图1a和图1b在转子磁体18的横截面中的箭头所表示的那样。在转子磁体18的一个端部16附近，在定子(未示出)上装配感应磁场的传感器40，例如霍尔传感器。在无电刷的电机中，通常可设有多个、例如三个传感器作为位置发送器磁体。
在所示示例中，所述转子磁体18优选构造成整体的空心圆柱体，它两极径直相对地、即平行于以及横交于磁体磁化，如同通过箭头所示的那样。如果磁体构造成多件式的单个的环体，或者构造成壳罩的形式，则本发明也可以有不同的形式。同样本发明不局限于两极的结构，而是也可以用于多极磁体，例如四极、六极或八极等，其中在多于两极时，不再径直相对地磁化，而是横向实现磁化。
按照本发明的第一方面，在转子侧沿纵向方向34在转子磁体18旁设有软磁性的耦合元件20，它将转子10的杂散磁场42导引到感应磁场的传感器40，该传感器设置在例如未示出的定子附近。所述耦合元件20可以有利地远离定子(未示出)的端部绕组设置，由此可以使可能由端部绕组引起的干扰信号最小化。
所述耦合元件20例如构造成套筒，它在轴12上设置在转子磁体18的杂散场42区域内。感应磁场的传感器40通过信号线继续将检测信号传导到未示出的常见的电子装置，该电子装置以公知的方式由此确定转子位置。
所述耦合元件20沿着轴向方向固定在转子磁体18上，通过在轴12与耦合元件20之间设置模塑材料30，耦合元件20挤压在模塑材料上，或者模塑材料挤压耦合元件20与轴12之间的空隙。在所示实施例中，模塑材料30也固定转子磁体18。在将转子磁体18固定在轴12上时，将模塑材料30例如塑料物质注塑或挤压到转子磁体18与轴12之间。在这个工作步骤中，可以使按照本发明的耦合元件20同时与转子磁体18组装。但是也可以设想，使轴12在第一步骤中通过模塑材料30注塑包封或者挤压成型，接着才使转子磁体18与耦合元件20挤压或粘接。
图2a、2b、3a、3b、4a、4b以立体图(分别为图2a、3a、4a)和纵截面图(分别为图2b，3b，4b)示出优选转子10的不同实施方式，其中图2a和2b的结构对应于图1a中的结构，为了避免不必要的重复可以参阅图1的描述。所述耦合元件20在这个第一结构中优选构造成套筒，并且沿着纵向方向设置在转子磁体18旁，并且通过其面对转子的端部22顶靠在转子磁体18上。
如图2a和2b所示，所述耦合元件20也可以具有颈圈，它优选环绕着构造成套筒的耦合元件20构成。所述颈圈28设在耦合元件20的背离转子磁体18的端部24上。由此可以特别有效地使杂散磁场会聚地导引到位于附近的感应磁场的传感器40(见图1a)。
图3a和3b示出可选择的结构，其中构造成套筒的耦合元件20在其面对转子磁体18的端部22上具有颈圈26，其中该颈圈26可以顶靠在转子磁体18上。由此可以使杂散磁场特别有效地耦入到耦合元件20中。
当然也能够实现图2a、2b和3a、3b中实施例的组合，其中可以在构造成圆柱形套筒的耦合元件20的两个端部22、24上分别设置一个颈圈24、26。
图5示例地示出优选的电动工具机100，尤其是电动螺丝刀，具有在上述描述中且例如在图2a、2b、3a、3b、4a、4b中所示的结构的装置14。
Claims (12)
1.电机(100)的转子(10)，该转子通过轴(12)旋转，并包括转子磁体(18)，其特征在于，在转子侧设有软磁性的耦合元件(20)，该耦合元件将转子(10)的杂散磁场(42)导引到一个或多个感应磁场的传感器(40)。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述耦合元件(20)构造成套筒，该套筒在轴(12)上设置在转子磁体(18)的杂散场(42)范围内。
3.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述耦合元件(20)沿着轴向方向固定在转子磁体(8)上。
4.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在轴(12)与耦合元件(20)之间设置模塑材料(30)。
5.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述构造成套筒的耦合元件(20)在其背离转子磁体(18)的端部(24)上具有颈圈(28)。
6.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述构造成套筒的耦合元件(20)在其面对转子磁体(18)的端部(22)上具有颈圈(26)。
7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述颈圈(26)顶靠在转子磁体(18)上。
8.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述耦合元件(20)构造成圆柱体。
9.用于识别具有转子(10)的电机(100)的转子位置的装置(14)，所述转子通过轴(12)旋转，所述装置包括转子磁体(18)和至少一个感应磁场的传感器(40)，其特征在于，设有耦合元件(20)，该耦合元件将转子(10)的杂散磁场(42)导引到感应磁场的传感器(40)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述耦合元件(20)在轴向上至少延伸到感应磁场的传感器(40)。
11.电动工具机(100)，具有如上述权利要求中任一项所述的装置。
12.如权利要求11所述的电动工具机(100)，其特征在于，所述电动工具机(100)是电动螺丝刀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20091209 |