CN107925330A - 具有电驱动电机的汽车辅助装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有无刷且电子换向的电驱动电机(2)的汽车辅助装置(1),该驱动电机(2)包括:可旋转的电机转子(3),其限定纵向转子轴线(10)并且包括转子轴(31)、磁铁载体(32)以及产生至少两个转子极的至少一个永磁体(33),其中,永磁体(33)固定在磁铁载体(32)上,并且具有从该磁铁载体(32)的至少一侧轴向凸出的轴向凸出部分(33a),电机定子(4),其包括至少两个定子线圈(41),该定子线圈径向地布置在电机转子(3)周围,以及至少一个定子侧霍尔传感器(5),其是一种径向转子检测传感器,并且布置在转子轴(31)和永磁体(33)之间的自由空间(35)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车辅助装置,例如电动液压泵,其具有无刷电子换向驱动电机,该驱动电机包括电机转子、电机定子和用于精确检测旋转的转子位置的至少一个霍尔传感器。
背景技术
针对由电子换向驱动电机驱动的汽车辅助装置的安全且节能操作,精确检测电机转子的旋转的转子位置是非常重要的,因为只有这样才能实现对于驱动电机的精准控制和调节。特别是,一方面,精确的检测有助于避免不希望的操作,诸如启动问题,例如,所谓的翻转(toggling)问题,或其他可能发生的操作问题,特别是在正排量泵由于扭矩发生很大变化的情况下。另一方面,精确的检测有利于定子线圈换向的准确的时间设置,从而使得绝对能量消耗可以被最小化。
在这种背景下,霍尔传感器通常用于准确的转子位置检测。霍尔传感器可以相对于电机转子轴向或径向布置,电机转子被永磁体磁性激励。以这种方式,霍尔传感器检测分别由永磁体及其磁极产生的电机转子的旋转磁场。
对于霍尔传感器检测转子位置的准确性,磁场的绝对场强和干扰信号的大小是至关重要的。
本发明的目的是提供一种具有电驱动电机的汽车电动液压泵,该电驱动电机在低制造成本下具有高操作可靠性和能量效率。
发明内容
该目的通过具有权利要求1的特点的汽车电动液压泵来解决。
本发明的汽车辅助装置,特别是包括具有设置在流体通道中的电驱动叶轮的泵送部分和具有电驱动电机的电机部分的电动液压泵,特别地包括无刷且电子换向的驱动电机。驱动电机包括电机转子、电机定子和至少一个检测电机转子旋转位置的霍尔传感器。霍尔传感器的数量特别取决于电机相的数量。电机转子包括可旋转的转子轴,该转子轴限定了泵的纵向轴线并且至少在电机转子的整个长度上延伸。为了驱动叶轮或致动器,转子轴当然可以从电机部分延伸到泵送部分或致动部分。电机转子还包括磁铁载体,其固定到电机转子轴,并且其优选地在磁铁载体的径向外侧承载至少一个永磁体。永磁体可以是环形的,并且具有从该磁铁载体的至少一个远端轴向凸出的轴向凸出部分。为此,永磁体可以但不必在轴向上长于磁铁载体。永磁体产生至少两个转子极,从而向电机转子提供可旋转的磁场。电机定子径向地布置在电机转子周围并且包括至少两个定子线圈。线圈可以用由电力电子设备控制的电力通电。优选地,电力电子设备设置在与泵送部分相对的电机转子的远端处。电力电子设备设置有至少一个定子侧的霍尔传感器。霍尔传感器是检测转子极的径向磁场的径向转子检测传感器,并且因此相对于电机转子的永磁体径向布置。特别地,霍尔传感器布置在永磁体的径向内侧,在可旋转转子轴和永磁体之间的自由空间中。该自由空间和区域分别优选地位于永磁体的凸出部分的径向内侧,该凸出部分从磁铁载体的远端处轴向凸出。该特征导致霍尔传感器的径向转子位置检测的灵敏度提高。结果,转子磁场与传感器磁场之间的错位以及定子磁场的影响可以被排除,从而可以改善霍尔传感器的信号。此外,该布置使得在低制造成本下节省空间的结构、高运行可靠性和高能量效率能够实现。
根据本发明的优选实施例,霍尔传感器被布置成靠近永磁体的径向内表面。该特征导致永磁体的径向内周边,其可以呈圆形,关于转子轴线同轴地,具有增大的总表面。优选地,该径向内周边至少设置在永磁体的从磁铁载体的远端轴向凸出的部分中。结果,霍尔传感器可以布置得非常靠近永磁体,从而可以显著改善转子位置检测。
霍尔传感器可以在横向平面上关于转子轴线偏心地布置。优选地,该横向平面轴向地位于布置有永磁体的凸出部分的部段中。霍尔传感器可以彼此间隔开,例如,以大约为120度的圆周角度。因此,霍尔传感器可以以相对简单的方式面对永磁体的径向内周边安装。如果驱动电机设置有多于仅一个的霍尔传感器,则霍尔传感器优选地在横向平面中关于转子轴线同心地布置。此外,这导致转子位置的非常准确的检测。
根据本发明的优选实施例,霍尔传感器设置在电机转子的轴向远端处,特别是在磁铁载体的轴向远端处。该电机转子的远端处优选地与泵的致动部分或泵送部分相对地布置。在该实施例中,霍尔传感器可以布置得非常靠近电力电子设备,从而可以降低制造成本。
优选地,霍尔传感器被固定或集成到环形传感器载体中。传感器载体可以由塑料材料制成,使得霍尔传感器可以容易地固定或集成到传感器载体中。传感器载体本身可以由至少一个定子侧支架或臂固定。该实施例导致非常低的制造成本。
根据本发明的优选实施例,电机转子设置有铁磁部分,铁磁部分由铁磁材料制成并且径向地布置在转子轴线和霍尔传感器之间。特别地,铁磁部分布置在转子轴和霍尔传感器之间。作为铁磁部分的作用,由永磁体产生的磁通量的定向可以被定向,特别是可以改善通过霍尔传感器的磁通量角度,例如,为完美的径向,从而使得高检测性能能够实现。
铁磁部分可以是转子轴的一部分,例如,轴肩,或者可以是固定在电机转子上、例如固定到转子轴的单独部分。在铁磁部分作为转子轴的一部分的情况下,制造成本可以显著降低。在铁磁部分是固定在电机转子上的独立部分的情况下,铁磁部分可以根据特定的电荷泵(pump charge)或其他个别要求单独安装。
铁磁部分可以被实现为实心环或转子轴轴承,例如,支撑转子轴的滚珠轴承。该布置导致电机的节省空间的结构。
优选地,铁磁部分设置有面对霍尔传感器的径向外周边。作为该布置的结果,通过霍尔传感器的磁通量角度可以基本上是径向的,从而使得转子磁场与传感器磁场之间的错位以及定子磁场的影响可以被排除,从而可以改善霍尔传感器的信号。
根据本发明的优选实施例,至少铁磁部分和永磁体形成圆周凹槽或通道,其中设置有霍尔传感器。通道是单侧轴向开放的,从而使得霍尔传感器可以单侧插入通道中。该实施例使得低成本制造和高检测质量能够实现。
根据本发明的另一个优选实施例,其中铁磁部分、永磁体和霍尔传感器被布置成使得通过霍尔传感器的磁通量基本上径向定向。特别地,从永磁体通过霍尔传感器进入铁磁部分的磁通量基本上径向定向。该特征导致霍尔传感器的径向转子位置检测的灵敏度提高。
根据本发明的优选实施例,磁铁载体是转子叠片。该布置导致电机的节省空间的结构。
根据本发明的另一个优选实施例,永磁体固定到转子载体的径向外侧上,例如,到转子叠片上。该布置也导致电机的节省空间的结构。
附图说明
参考附图描述了本发明的一个实施例,其中
图1示意性地示出了具有电驱动电机的汽车辅助装置的透视图,以及
图2示意性地示出了汽车辅助装置,特别是图1的电驱动电机的横截面图。
具体实施方式
这两幅图都示意性地示出了目前作为电动液压泵实现的汽车辅助装置1。液压泵1构造为液流泵,例如,作为冷却剂泵或者作为燃料泵。替代地,液压泵1也可以被设计和设置为正排量泵、盖劳特泵、叶轮泵或其他旋转排量泵,例如,用于泵送用于润滑内燃机的润滑剂。
泵1目前设置有三个部件,即,泵部段7、电机部件2以及电子部段8。
泵部段7目前设置有流动通道70和泵转子74,流动通道70包括轴向入口71和切向出口72,泵转子74包括泵转子轴75以及叶轮73,其在图中仅示意性的以爆发示出。为了分别驱动泵转子74和叶轮73,泵转子轴75分别与电机部件和驱动电机2连接。
电机部件2设置有电驱动电机,其目前被设计为无刷直流电机并至少包括电机转子3和电机定子4。为了控制驱动电机,电子部段8包括多个电子部分。
电机转子3由可旋转电机转子体限定,该可旋转电机转子体至少包括转子轴31、磁铁载体32以及多个永磁体33。电机转子轴31可旋转地与泵转子轴75连接,并且限定了泵1的纵向转子轴线10。电机转子3包括磁铁载体32,其目前固定到电机转子轴75,并且其在磁铁载体32的径向外侧承载永磁体33。永磁体33比磁铁载体32更长,并具有轴向凸出部分33a,该凸出部分从该磁铁载体32的远端32a轴向地凸出。因此,在转子轴线10与永磁体33之间,特别是在转子轴承62与永磁体33之间设置有内自由空间35。转子轴承62目前限定了由铁磁材料制成的铁磁部分6,铁磁部分6因此可以引起从永磁体33到铁磁部件6,即到转子轴承62的磁通量的径向取向。
由于驱动电机2被设计为无刷直流电机,其由电机控制电子设备进行电子换向,所以电机转子3被产生至少两个转子极的永磁体33永久磁化。磁化的电机转子3可以由电机定子4电磁驱动,该电机定子由多个电机定子线圈4限定。线圈41径向地布置在电机转子3周围,并产生被磁化的电机转子3跟随的旋转磁场。为了产生旋转磁场,定子线圈41可以通过电力电子设备、诸如半导体选择性地通电,电力电子设备设置在电子部段8中并且未在附图中详细地示出。目前,电力电子设备设置在与泵部段7相对的电机转子的远端处。为了控制转子旋转,电子设备部件8还包括检测电机转子3的精确旋转位置的三个霍尔传感器5。
霍尔传感器5是检测转子极的径向磁场的径向转子检测传感器,并且因此相对于电机转子3的永磁体33径向布置。特别地,霍尔传感器5被设置在磁铁载体32的轴向远端32a处,在径向位于可旋转转子轴承62和永磁体33之间的区域中,即在上述自由空间35中。换句话说,永磁体33的凸出部分33a径向地围绕霍尔传感器5。该特征导致霍尔传感器5的径向转子位置检测的灵敏度提高,并且导致了泵1的节省空间的结构。霍尔传感器5在横向平面上关于转子轴线10偏心地以及同心地布置,并且以120度的圆周角度与彼此间隔开。霍尔传感器5被固定到传感器载体51上,其被实现为环形体。传感器载体51可以通过臂或支架固定到电机定子上。
为了进一步提高霍尔传感器5的径向转子位置检测的灵敏度,如上所述,轴承62被设计为铁磁部分6,使得从永磁体33通过霍尔传感器5进入轴承62的的磁通量角度可以是基本上径向的,并且转子磁场和传感器磁场之间的未对准以及定子磁场的影响可以被排除。
应该注意的是,图1和图2仅示出了辅助装置的应用的示例。辅助装置也可以实现为用于其他部件的装置,例如发动机气体再循环(EGR)、节流阀等。
附图标记
1 汽车电动液压泵
10 转子轴线
2 驱动电机
3 电机转子
31 电机转子轴
32 磁铁载体
32a 磁铁载体远端
33 永磁体
33a 凸出部分
34 永磁体的径向内表面
35 自由空间、环形凹槽
36 电机转子远端
4 电机定子
41 定子线圈
5 霍尔传感器
51 传感器载体
6 铁磁部分
61 径向外周边
62 轴承
7 泵部段
70 流动通道
71 入口
72 出口
73 叶轮
74 泵转子
75 泵转子轴
8 电子部段
Claims (13)
1.一种汽车辅助装置(1),其具有无刷且电子换向的电驱动电机(2),该驱动电机(2)包括:
可旋转的电机转子(3),其限定了纵向转子轴线(10)并且包括转子轴(31)、磁铁载体(32)以及产生至少两个转子极的至少一个永磁体(33),
其中,永磁体(33)固定在磁铁载体(32)上,并且具有从该磁铁载体(32)的至少一侧轴向凸出的轴向凸出部分(33a),
电机定子(4),其包括至少两个定子线圈(41),该定子线圈径向地布置在电机转子(3)周围,
以及至少一个定子侧霍尔传感器(5),其是一种径向转子检测传感器并且布置在转子轴(31)和永磁体(33)之间的自由空间(35)中。
2.根据权利要求1所述的汽车辅助装置(1),其中,霍尔传感器(5)被布置成靠近永磁体(33)的径向内表面(34)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中,霍尔传感器(5)在横向平面上关于转子轴线(10)偏心地布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中,霍尔传感器(5)设置在电机转子(3)的远端处。
5.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中,霍尔传感器(5)固定到环形传感器载体(51)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中电机转子(3)设置有铁磁部分(6),该铁磁部分径向地布置在转子轴线(10)和霍尔传感器(5)之间。
7.根据权利要求6所述的汽车辅助装置(1),其中铁磁部分(6)是转子轴(31)的肩部或者是固定到电机转子(3)上的单独的部分。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中铁磁部分(6)是实心环或转子轴轴承(62)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中铁磁部分(6)设置有面对霍尔传感器的径向外周边。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中至少铁磁部分(6)和永磁体(33)形成单侧轴向开放的环形凹槽或通道(35),霍尔传感器(5)设置在凹槽或通道中。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中铁磁部分(6)、永磁体(33)和霍尔传感器(5)被布置成使得通过霍尔传感器(5)的磁通量基本上径向定向。
12.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中磁铁载体(32)是转子叠片。
13.根据前述权利要求中任一项所述的汽车辅助装置(1),其中,永磁体(33)固定到磁铁载体(32)的径向外侧。
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