CN107431417A - 磁传感装置 - Google Patents

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马蒂亚斯·阿伦斯
奥拉夫·里希特
格奥尔格·本罗伊特尔
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Abstract

本发明涉及一种电驱动器的磁传感装置，该磁传感装置安装在滚动轴承的相对轴固定的内圈上或者轴的轴端部上。本发明的任务是提出一种磁传感装置，在其中能建立磁传感器与滚动轴承的相对轴固定的内圈或者与轴的轴端部之间的尽可能简单的连接，其中能使用简单的生产和安装方法，其工艺可靠并且针对于此存在大量实践经验。该磁传感装置还应当耐受恶劣的环境条件，例如化学稳定性、抗震性以及大的温度波动。根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决。

Description

磁传感装置
技术领域
本发明涉及一种电驱动器的磁传感装置，它安装在滚动轴承的相对轴固定的内圈上或者轴的轴端部上。
背景技术
磁传感器尤其用于对电子换向的直流马达(BLDC马达)的永磁转子位置进行检测。转子位置的检测是BLDC电机的传感器相关的换向的基本前提条件。对于最佳的换向重要的是抗扭固定的磁传感器。为了确保抗扭性，已知的是将磁传感器以形状锁合的(formschlüssig)方式与轴连接。这需要不小耗费用于在轴上制作相应的轮廓。
为了将磁传感器固定在轴端部上，经常也将其通过粘合进行固定。然而，粘合连接不适合于恶劣的环境条件以及具有侵蚀性介质的环境，例如在油泵马达的情况下，它通常是充油的。粘合剂经常含有毒性的、有害健康的物质并且它们产生环境负担。此外，粘合连接在工业生产中难以监控并且工艺可靠性低。
还已知形状锁合连接和粘合连接的组合，它具有相应的更高的生产成本。
磁传感器尤其应当理解为一种小的永磁体，它由至少两个磁极组成，但是根据应用的不同也可以具有更多的磁极对数。磁传感器通常构造为柱体状，其中，一半形成北极并且另一半形成南极。该磁传感器优选轴向磁化。
发明内容
本发明的任务是提出一种磁传感装置，在其中能建立磁传感器与滚动轴承的相对轴固定的内圈或者与轴的轴端部之间的尽可能简单的连接，其中，能使用简单的生产和安装方法，其工艺可靠并且针对于此存在大量实践经验。该磁传感装置还应当耐受恶劣的环境条件，例如化学稳定性、抗震性以及大的温度波动。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决。因为该磁传感装置由磁传感器和适配器组成，可以利用所用的材料的各种优点。通过使用塑料结合的磁传感器，可以实现简单的连接技术和良好的造型可能性。通过适配器在轴端部或者内圈上的力锁合的(kraftschlüssig)固定，可以使用简单的经测试的接合工艺。本发明的改进方案呈现于从属权利要求中。
特别优选将烧结材料用于适配器，因为由此产生能够以经济的方式和方法使用的多种造型方案。由烧结材料可以生产很精密的工件，因此它们非常良好地适合于力锁合的连接。在选择烧结材料的情况下优选可以是非磁性材料，以有助于传感器磁路的高效率。
存在将适配器与轴端部以力锁合的方式连接的多种方案。在空间供应足够的情况下，可以利用轴的外周的区段作为连接面。在这种情况下适配器需要相对较多的安装空间，因为出于强度的原因还需要一定的最低材料厚度。在这种解决方案的情况下对于轴端部的造型没有特别的要求，因此可以使用标准轴。在由于经济方面的原因是有吸引力的。
第二种方案在于，为适配器配设至少一个榫状突起，它被压入到轴的轴向端面的腔中。在这里通常获得了结构空间，但是为此需要稍耗费地设计的轴。
榫状突起可以具有多棱的、尤其是六棱的或者多边形状横截面。由此可以更经济地设计用于过盈配合的容差。
通过使用被压入到轴的轴向端面上的一个或者两个腔中的两个榫状突起可以建立可靠的抗扭连接。在使用单个腔的情况下，它可以构造为长槽的形式。
为了将适配器与磁传感器连接，尤其设置有容纳部。该容纳部优选构造成柱形。磁性材料可以直接注射到这样的容纳部中。
还可以以简单的方式建立磁传感器与适配器之间的形状锁合。这尤其通过以磁传感器的磁性材料填充容纳部本身以及容纳部的壁中的缺口而实现。在这种情况下，如果缺口中的磁性材料偏心布置或者它不具有圆形横截面，则缺口中的磁性材料充当抗扭部。但是也可以设置由磁传感器的磁性材料填充的两个或者更多个缺口。
为了在轴向方向上也提供形状锁合的连接设置的是，壁的一个或多个缺口具有变化的横截面，其中，离容纳部较远的区域中的横截面大于离容纳部较近的区域中的横截面。
作为其替选方案，磁传感器的磁性材料可以占据与壁邻接的并且就壁而言与容纳部背对的空间区域，该空间区域与壁的缺口相比具有更大的横截面。
原则上，磁传感装置可以非常良好地预制。
特别有利的是使用由热固性塑料结合的磁粉构成的磁性材料，因为由此可以消除与烧结部件进行形状锁合的必要性。热固性材料与接合对象实现紧密连接，其中，产生原子级连接。同样也可以使用热塑性塑料结合的磁性材料，其中，在这种情况下大多需要附加的形状锁合。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明的实施例，其中：
图1a示出磁传感装置的第一实施方式，
图1b示出轴的三维视图，
图1c示出适配器的三维视图，
图1d从另一视角示出适配器的三维视图，
图1e示出磁传感器的三维视图，
图2a示出磁传感装置的第二实施方式，
图2b示出轴的第二实施方式，
图2c示出适配器的第二实施方式，
图2d从另一视角示出适配器的替选视图，
图2e示出磁传感器的第二实施方式，
图3a示出磁传感装置的第三实施方式，
图3b示出轴的第三实施方式，
图3c示出适配器的第三实施方式，并且
图3d示出磁传感器的第三实施方式。
说明：具有撇号的附图标记和相应的没有撇号的附图标记表示附图和附图说明中名称相同的细节。这是用于另一实施方式中、现有技术中，并且/或者该细节是一种变型方案。出于简化的目的，权利要求书、说明书引文、附图标记列表和摘要仅仅含有不带撇号的附图标记。
具体实施方式
图1a示出磁传感装置1的第一实施方式，其安装在轴2的轴端部上。磁传感装置1由磁传感器3和适配器4组成。此外还示出了滚珠轴承5，通过它将轴2支承在这里未示出的驱动器壳体中。在该实施方式中，为适配器4配设用于磁传感器3的容纳部6，该容纳部基本上构造为柱体状。磁传感器在所示的实施例中仅仅部分地沉入容纳部6中。适配器4包括榫状突起8，它轴向被压入到轴2的轴端部上的腔9中。
图1b示出具有腔9的轴2的三维视图，该腔在这里实施为柱形盲孔。
图1c示出适配器4，它具有榫8和壁12，在该壁中同时形成两个缺口11。榫8具有比轴的腔9(图1b)略微更大的直径。缺口11在壁12的所示的那一侧上构造为锥状(不可见)。
图1d是适配器4的备选的视角，它具有容纳部6、壁12和缺口11。缺口的直径在这里小于在壁的背对侧上的直径(见图1c)。
图1e是磁传感器3的三维视图，它具有两个突起(13)，这些突起在与轴平行的方向上从磁传感器3出发延伸。在靠近磁传感器的区域中突起是柱体状的，并且突起在端部锥状地变宽。如这里所图示，磁传感器3不是作为单独部分存在的，而是通过初次成型与适配器接合的。
图2a示出磁传感装置1‘的第二实施方式，其具有磁传感器3‘、适配器4‘、轴承5‘和轴2‘。磁传感器3‘容纳于适配器的容纳部6‘中并与其以形状锁合的方式连接(这里不可见)。
图2b示出轴2‘的第二实施方式，它具有两个腔9‘，这些腔彼此平行地并且与轴2‘的纵轴线平行地在轴2‘中延伸。
图2c示出适配器4‘的第二实施方式，它具有两个榫状突起8‘和两个缺口11‘，这些缺口锥状地变宽并且是穿过壁12‘的贯穿部。突起8‘的长度略微小于轴2’的腔9‘的深度(图2b)。
在图2d中替选地从另一个视角示出适配器4‘，它具有用于磁传感器的容纳部6‘、壁12‘以及缺口11‘，该缺口在这里与在壁的背对侧上(图2c)相比具有更小的横截面。
图2e示出磁传感器3‘的第二实施方式，它的基本形状构造为柱体状并具有两个突起13‘，这些突起在靠近磁传感器的区域中为柱体形并且在与其远离的区域中锥状变宽。
图3a示出磁传感装置1“的第三实施方式，它具有轴2“、适配器4“、磁传感器3“以及滚珠轴承5“。适配器在这里压在轴2“的外周区域7“的区段上并且其基本形状构造为罐状，其中，在罐底中存在缺口11“，该缺口还形成用于磁传感器的容纳部6“。然而磁传感器3“的大部分是裸露的。突起13“从磁传感器3“的该裸露区域出发轴向延伸，该突起在其端部上具有变宽部，以便实现与适配器4“的壁12“的形状锁合。在轴的端面10“与磁传感器3“之间设置有间距14“，它改善传感器磁路的效率。
图3b示出轴2“的第三实施方式，它不具有用于适配器的特别的容纳几何结构，该适配器只是压在外周区域7“上。
图3c示出适配器4“的第三实施方式，它具有缺口11“，该缺口基本上构造为正方形以充当抗扭部。该适配器的基本形状构造为罐状。罐的径向内周面15“与外周面7“(图3a和3b)协作。罐底形成壁12“。
图3d示出磁传感器3“的第三实施方式，它具有突起13“，该突起由基本上正方形的区域16“和柱状变宽的区域17“组成。正方形区域16“对应于正方形缺口11“并且因此形成磁传感器3“相对于适配器4“的抗扭部。柱状变宽的区域17“与壁12“(图3a和3c)形成在轴向方向上的形状锁合。
附图标记列表
1 磁传感装置
2 轴
3 磁传感器
4 适配器
5 滚珠轴承
6 容纳部
7 外周区域
8 突起
9 腔
10 端面
11 缺口
12 壁
13 突起
14 间距
15 内周面
16 正方形区域
17 柱状区域

Claims (13)

1.电驱动器的磁传感装置(1)，所述磁传感装置安装在滚动轴承的相对轴固定的内圈上或者轴(2)的轴端部上，其特征在于，所述磁传感装置(1)由磁传感器(3)和适配器(4)组成，所述磁传感器(3)是通过初次成型与所述适配器(4)连接的塑料结合的永磁体，并且所述适配器(4)通过力锁合的连接固定在所述轴端部或者所述内圈上。
2.根据权利要求1的磁传感装置(1)，其特征在于，所述适配器(4)由烧结材料组成，尤其是由非磁性的烧结材料组成。
3.根据权利要求1或2的磁传感装置(1)，其特征在于，所述适配器(4)在所述轴(2)的外周区域(7)上或者所述内圈的内周区域上与所述轴/所述内圈连接。
4.根据权利要求1或2的磁传感装置(1)，其特征在于，所述适配器(4)具有至少一个榫状突起(8)，所述榫状突起被压入到所述轴(2)的轴向端面(10)上的腔(9)中。
5.根据权利要求4的磁传感装置(1)，其特征在于，所述榫状突起(8)具有多棱的、尤其是六棱的或者多边形状横截面。
6.根据权利要求4或5的磁传感装置(1)，其特征在于，所述适配器(4)具有两个榫状突起，所述两个榫状突起被压入到所述轴的轴向端面上的一个或两个腔(9)中。
7.根据以上权利要求中至少一项的磁传感装置(1)，其特征在于，所述适配器(4)具有用于所述磁传感器(3)的容纳部(6)。
8.根据权利要求7的磁传感装置(1)，其特征在于，所述磁传感器(3)和所述适配器(4)彼此实现形状锁合的连接。
9.根据权利要求7和8的磁传感装置(1)，其特征在于，所述磁传感器(3)的磁性材料填充所述容纳部(6)本身以及所述容纳部(6)的壁(12)中的缺口(11)。
10.根据权利要求9的磁传感装置(1)，其特征在于，所述壁(12)具有两个缺口(11)，所述两个缺口由所述磁传感器(3)的磁性材料填充。
11.根据权利要求9或10的磁传感装置(1)，其特征在于，所述壁(12)的一个或多个缺口(11)具有变化的横截面，其中，离所述容纳部(6)较远的区域中的横截面大于离所述容纳部(6)较近的区域中的横截面。
12.根据权利要求9的磁传感装置(1)，其特征在于，所述磁传感器(3)的磁性材料占据与所述壁(12)邻接的并且就所述壁(12)而言与所述容纳部(6)背对的空间区域，所述空间区域具有比所述壁(12)的缺口(11)更大的横截面。
13.根据以上权利要求中至少一项的磁传感装置(1)，其特征在于，所述磁性材料由热固性塑料结合的磁粉组成。
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