CN110140283A - 无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无刷电机(1)、尤其是无刷直流电机，其具有壳体(2)、至少一个转子(5)以及壳体固定的定子(6)，所述转子布置在可转动地支承在所述壳体(2)中的轴(3)上，其中，所述转子(5)配备有非接触地工作的转子位置识别装置(7)。在此规定，所述转子位置识别装置(7)具有不可相对转动地布置在所述轴(3)上的多级的、磁体环(8)和至少一个沿径向配属于所述磁体环(8)的外圆周的、磁场敏感的传感器(17)。

Description

无刷电机
技术领域
本发明涉及一种无刷电机、尤其是无刷直流电机，其具有壳体、至少一个转子以及壳体固定的定子和转子位置识别装置，所述转子布置在可转动地支承在所述壳体中的轴上，所述转子位置识别装置配属于所述转子。
背景技术
由现有技术原则上已经已知无刷电机。该无刷电机多方面地使用并且尤其使用在机动车制造中。该无刷电机例如用作伺服马达、驱动马达或者诸如此类。无刷电机的优点在于，省略了机械的换向器，由此减小了机械磨损。但是为了能够准确地触发这种电机，重要的是，识别转子位置或者说转子的转角。为此优选地安装转子位置识别装置，所述转子位置识别装置无接触地工作。在此磁场传感器通常在端侧布置在转子的轴上，并且磁场敏感的传感器轴向地或者说沿轴的进一步延伸背离其端侧地布置。取决于轴的旋转位置改变所检测的磁场，由此借助于对传感器输出信号的分析能够确定转角位置或者说转子的转子位置。
发明内容
根据本发明的、具有权利要求1的特征的无刷电机的优点在于，能够特别准确并且快速地检测转子位置，并且产生结构空间优势。为此根据本发明规定，转子识别装置具有不可相对转动地布置或者说可布置在轴上的、多级的磁体环和至少一个沿径向配属于磁体环的外圆周的、磁场敏感的传感器。本发明规定，磁场敏感的传感器并非端侧地或者轴向地配属于轴和磁场传感器，而是径向地配属于磁体环，从而所述传感器最终轴向地布置在轴的高度上。因此得出，电机能够沿轴向更短地构造。此外，转子位置识别装置原则上能够布置在轴的每个任意的轴向区段上，进而例如也布置在轴承和设置在轴上的转子之间。由此获得了设计自由度，其取决于当前的范围条件允许最优地使用以及最优地实施电机。
根据本发明的一种优选的技术方案规定，所述传感器是TMR传感器。TMR传感器利用磁性的通道阻力原理(TMR)工作。这种传感器以薄膜技术制造并且允许以较小的空间进行高度准确的磁场探测。
此外优选地规定，如此定向所述传感器，从而使得用于检测磁场的测量方向相对于所述磁体环的旋转轴线的垂线偏离一定角度。所谓测量方向在此是指传感器的主测量方向的主轴线。通过传感器的主轴线或者说测量方向的倾斜的取向实现了，在传感器的信号输出部处产生均匀的信号。所述TMR传感器尤其具有多个测量元件，所述测量元件在TMR电桥中彼此联接地布置在测量板上。测量板的垂线在此是指主测量方向或者说测量方向的主轴线。在这种情况下，所述测量板于是布置成，其垂线偏离开刚好径向的取向。
尤其优选地规定，所述磁体环在其圆周上分布地具有多个带有交替的磁场方向的磁极，所述磁极尤其均匀分布地布置在圆周上。所谓多个磁极在此尤其是指数量为至少四个、尤其是六个、八个、十个、十二个或者更多个磁极。存在越多个磁极，就越准确地确定转子位置。
此外优选地规定，所述磁体环布置在推移到所述轴上的磁体环支架上。因此所述磁体环并非直接固定在轴上，而是通过磁体环支架保持在所述轴上。由此实现了，所述磁体环能简单地并且在短时间内装配在所述轴上。此外，能够将所述磁体环高精度地布置在所述轴上，其中通过所述磁体环支架，相同的磁体环也能够布置在不同地构造的轴上或者布置在同一轴的不同地构造的轴段上。
根据本发明的一种优选的改进方案规定，所述磁体环支架具有在所述磁体环的外圆周上环绕所述磁体环的防开裂件。为此所述磁体环支架尤其是具有侧壁，该侧壁在磁体环的外圆周上环绕或者说包围磁体环。通过所述防开裂件实现了，在所述磁体环发生断裂的情况下，所述磁体环的任何部分都不会以较高的速度被甩到环境中。由此保护了电机免受进一步的损害。此外，所述磁体环本身通过防开裂件免受外部的影响，从而同样减小了所述磁体环本身受到损害的风险。
尤其是规定，所述磁体环支架杯状地构造。由此自动地通过侧壁构成防开裂件。根据本发明的一种优选的改进方案规定，所述磁体环支架此外还具有杯状的磁体环支架的位于内侧的侧壁，该侧壁配属于磁体环的内圆周面，从而所述磁体环在内侧通过磁体环支架的内侧壁得到保护或者支承。由此确保了所述磁体环简单地布置在所述磁体环支架上。
此外，根据本发明的一种优选的改进方案规定，所述磁体环支架与所述轴构成至少一个形状配合的扭转止动部。由此以简单的方式和方法确保了所述磁体环不可相对转动地布置在所述轴上。所述扭转止动部例如通过在所述轴的外圆周上轴向地或者说沿纵向方向延伸的凹槽以及嵌入到凹槽中的同步凸起构成，所述同步凸起与所述磁体环支架固定连接或者尤其与所述磁体环支架一体地构造。尤其是多个这种凹槽-同步凸起对或者说扭转止动部分布地构造在所述磁体环支架和所述轴的圆周上，以便确保同步转动并且确保所述磁体环支架在轴上的可变的取向。
附图说明
接下来根据附图对本发明进行详细阐述。在附图中：
图1示出了无刷电机的简化的纵向截面示图；
图2以透视图示出了无刷电机的细节视图；并且
图3以透视图示出了无刷电机的第二细节视图。
具体实施方式
图1示出了无刷直流电机1的简化的纵向截面示图，所述无刷直流电机具有壳体2，轴3可转动地支承在所述壳体中。对轴3的支承在此通过多个滚动体轴承4实现，这里仅仅示例性地示出了其中之一。
转子5布置在轴3上并且与轴3不可相对转动地连接。所述转子5同轴地配备有定子6，所述定子壳体固定地布置或者说布置在壳体2上。通过合适的功率电子器件能够给所述定子6或者说定子6的线圈通电，以便使转子5以能预先给定的转矩处于旋转运动。为了能够正确地触发定子6的线圈而设置转子位置识别装置7，借助于所述转子位置识别装置监控转子5关于定子6的当前的转角位置。
所述转子位置识别装置7具有磁体环8，所述磁体环具有多个在其圆周上均匀地并且以交替的磁场方向分布地布置的磁极N和S。所述磁体环8保持在磁体环支架9上。所述磁体环支架9同样环状地构造并且因此具有中心的贯通开口10，磁体环支架9利用该贯通开口推移到轴3。尤其是开口10的内直径和轴3的外直径如此设置，从而在推移时产生几乎无缝隙的配合或者过盈配合，以便确保所述磁体环支架9可靠地保持在轴3上。
此外优选规定，在磁体环支架9和轴3之间构造有至少一个扭转止动部11。该扭转止动部根据本实施例通过在轴3的外圆周上构造的凹槽12和由磁体环支架9形成的同步凸起13构成，所述同步凸起嵌入到或者说插入到凹槽12中。在此所述同步凸起13尤其沿圆周方向看无缝隙地插入到凹槽12中。有利地，多个这样的扭转止动部11分布地构造或者布置在磁体环支架9和轴3的圆周上。尤其规定，所述轴3具有多个凹槽12，从而所述磁体环支架9能以多个转角位置推移到轴3上。各个凹槽12在此敞开地构造，从而带有同步凸起13的磁体环支架9能够简单地推移到轴3上。
此外，所述磁体环支架9具有外侧壁14，所述外侧壁环绕磁体环8的外圆周。所述外侧壁14就此而言构成用于磁体环8的防开裂件15。如果该磁体环在运行时发生损坏并断裂，那么通过所述防开裂件15接纳磁体环的各个部分并且使其不会被甩到壳体2的内部，其在那里会引起其它的损害。
此外，所述磁体环支架9具有内侧壁16，所述内侧壁至少沿轴向局部地环绕磁体环8的内圆周，从而使得磁体环8在磁体环支架9处保持在外侧壁14和内侧壁16之间。所述磁体环支架9由此获得了整体上杯状的形状，利用该形状能沿轴向简单地安装磁体环8。
此外，在壳体2上布置有磁场敏感的传感器17并且该传感器沿径向配属于磁体环8的外圆周。所述传感器17由此在壳体2中沿轴向处于磁体环8的高度。在此所述传感器17是带有多个测量元件的TMR传感器，所述测量元件彼此相邻地布置在测量板18上并且以电桥彼此联接。所述测量板18在此相对于磁体环8的旋转轴线的90°方向偏离一定角度，从而使得传感器17的主测量方向或者检测方向倾斜于磁体环8的旋转轴线地取向。
图2为此以透视的细节视图示出了带有布置在其上的磁体环支架9的轴3。在此能够良好地看出磁体环支架9的杯形形状。根据本实施例，轴3具有多个凹槽12，所述凹槽在轴3的另一轴向区域上延伸，从而所述磁体环支架9能自由地在若干不同的轴向位置处布置在轴3上。于是所述磁体环支架9例如能够布置在转子5和另一个滚动体轴承之间或者布置在滚动体轴承的背离转子5的侧面上。
图3以另一透视的细节示图示出了图2所示的、带有布置在其上的磁体环支架9的轴3，其中当前磁体环8安装在磁体环支架9中。在此在图3中示例性地绘出了，磁体环8被划分成多个磁极N和S。
原则上所述磁体环8能够构造有不同的级数。作为磁体材料在此能够使用所有磁性的材料，比如像稀土磁体、尤其是烧结的或者塑料接合的硬铁氧体或者诸如此类。
所述传感器17检测由磁体环8产生的磁场的强度并且与传感器17相关联的运算单元或者分析单元取决于所检测的磁场强度计算轴3的当前的转角位置，进而计算转子5的转子角度位置。取决于所确定的转子角度位置地给定子6的线圈通电并且尤其电气换向。

Claims (8)

1.一种无刷电机(1)、尤其是无刷直流电机，其具有壳体(2)、至少一个转子(5)以及壳体固定的定子(6)，所述转子布置在可转动地支承在所述壳体(2)中的轴(3)上，其中，所述转子(5)配备有非接触地工作的转子位置识别装置(7)，其特征在于，所述转子位置识别装置(7)具有不可相对转动地布置在所述轴(3)上的多级的磁体环(8)和至少一个沿径向配属于所述磁体环(8)的外圆周的、磁场敏感的传感器(17)。
2.按照权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述传感器(17)是TMR传感器。
3.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，如此定向所述传感器(17)，从而使得用于检测磁场的测量方向相对于所述磁体环(8)的旋转轴线的垂线偏离一定角度。
4.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁体环(8)在其圆周上分布地具有多个磁极(N，S)，所述磁极尤其是均匀分布地布置在圆周上。
5.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁体环(8)布置在推移到所述轴(3)上的磁体环支架(9)上。
6.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁体环支架(9)具有在所述磁体环的外圆周上环绕所述磁体环(8)的防开裂件(15)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁体环支架(9)杯状地构造。
8.按照上述权利要求中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁体环支架(9)与所述轴(3)构成至少一个形状配合的扭转止动部(11)。
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