CN110462993B - 电动机组件 - Google Patents

Abstract

一种电动机组件(10)、尤其是用于车辆驱动装置的电动机组件，其具有电动机(12)、磁场传感器(46)以及屏蔽装置(14)，其中，所述电动机(12)具有定子(16)、转子(18)和至少一个磁体(28)，所述磁体与转子(18)抗扭转地连接并且产生测量磁场(M_M)。所述磁场传感器(46)设置在测量磁场(M_M)中并且与屏蔽装置(14)连接，该屏蔽装置(14)具有高导磁率并且该屏蔽装置在磁场传感器(46)的区域中是闭合的。

Description

电动机组件

技术领域

本发明涉及一种电动机组件、尤其是用于车辆驱动装置的电动机组件，其具有电动机和磁场传感器。

背景技术

在用于车辆驱动装置的电动机中通常需要获知电动机转子的转子位置和电动机的旋转速度。

为了确定转子的转子位置通常使用由磁体和磁场传感器组成的组合物，其中，磁体与转子连接并且产生测量磁场，磁场传感器设置在所述测量磁场中。在此，磁场传感器是位置固定的并且磁体与转子抗扭转地连接，使得磁体连同其测量磁场相对于磁场传感器旋转。

现在通过磁场传感器可以确定测量磁场的角度，从而可以推断出转子的位置。尤其是在用于车辆驱动装置的电动机中存在对所述转子位置识别精确度的高要求。

问题在于，在电动机运行时通过转子电磁线圈产生干扰磁场，该干扰磁场可能影响测量磁场。为了绕过所述问题，已知的是，将磁体和磁场传感器设置在电动机的金属轴内，以减少所述干扰影响。

然而，由此不能完全消除对转子磁场的干扰影响。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种电动机组件，在该电动机组件中测量磁场不受转子磁场的干扰。

所述任务通过一种电动机组件、尤其是用于车辆驱动装置的电动机组件来解决，该电动机组件具有电动机、磁场传感器以及屏蔽装置，其中，所述电动机具有定子、转子以及至少一个磁体，所述磁体与转子抗扭转地连接并且产生测量磁场。在此，所述磁场传感器设置在测量磁场中并且与屏蔽装置连接，其中，该屏蔽装置具有高导磁率并且该屏蔽装置在磁场传感器的区域中是闭合的。所述磁场传感器例如固定在屏蔽装置的一部分上。

在此，高导磁率意味着，相应的材料具有大于10的磁导率μ_r、尤其是大于100的磁导率μ_r。

所述磁体可以是永磁体、例如环形磁体、管形磁体或两个相对置的磁盘或棒形磁体。磁场传感器尤其是固定的并且不与转子一起旋转。尤其是，磁场传感器由屏蔽装置承载。

所述磁体的磁场的如下部分被称为测量磁场，该部分处于环形磁体或管形磁体之内或处于所述磁盘之间并且尤其是均匀的。

所述磁场传感器可以是MR传感器，该MR传感器基于磁阻效应。

通过设置具有高导磁率的屏蔽装置，转子电磁线圈的磁场以及磁场线延伸通过屏蔽装置并且由此可远离测量磁场。以这种方式，可特别无干扰地测量旋转角度和转子位置。

优选地，磁体安装在电动机的轴上。在此，所述轴由金属、尤其是由钢制成并且因此具有高导磁率。以这种方法能够实现以高精确性靠近旋转轴线测量。

为了部分地保护磁场传感器免受磁场干扰，所述轴可在其一个端部上具有空腔，该空腔在该轴的所述端部上在轴向方向上是开放的，其中，所述磁体在所述空腔中固定在该轴的内侧。磁场传感器设置在所述磁体的径向内侧。在此，磁场传感器可在轴向方向上设置在磁体的区域中，使得磁体围绕磁场传感器旋转。术语“轴向”和“径向”可关于旋转轴线理解。

例如所述屏蔽装置具有基础件和传感器支架，其中，该基础件在旋转轴线的区域中是闭合的。该基础件例如是金属板并且因此也具有高导磁率。该基础件例如是该电动机组件的壳体或轴承盖。该电动机转子的磁场线引导穿过该基础件，使得转子的磁场不干扰磁场传感器的测量。

优选地，所述屏蔽装置具有基础件和传感器支架，其中，在基础件中在旋转轴线的区域中设置有开口，该开口由传感器支架封闭。该基础件例如是金属板并且因此也具有高导磁率。该基础件例如是电动机组件的壳体或轴承盖。通过所述开口可简单地接近所述轴。

在本发明的一实施形式中，所述传感器支架具有基体和/或屏蔽元件，其中，该屏蔽元件由具有高导磁率的材料制成。在此，所述基体可由塑料制成，尤其是通过注塑包封屏蔽元件制成。该塑料的导磁率为约μ_r＝1。以这种方式，传感器支架可低成本地制造。

为了改进磁场传感器的定心并且实现相对于基础件的高配合准确度，屏蔽元件由金属制成。因此，屏蔽元件不由塑料制成，因为由塑料制成的屏蔽元件具有较大的制造公差。

例如屏蔽元件在剖面中是U形的，其中，所述U形的各臂延伸到所述开口中。在此，屏蔽元件例如具有扁平碗的形状，如皮氏培养皿。由此，屏蔽装置可在磁场传感器的区域中简单且有效地被封闭。

优选地，所述电动机组件具有载体，该载体固定在屏蔽装置上、尤其是固定在传感器支架上并且该载体延伸到所述轴的所述空腔中，其中，所述磁场传感器固定在所述载体上，使得该磁场传感器能够以简单的方式被引入到所述轴的所述空腔中。

为了低成本的制造，所述载体可与传感器支架、尤其是与基体实施成一体的。

例如，所述传感器支架在轴向方向上具有至少一个第一厚度和第二厚度，其中，传感器支架在处于径向内部的区域中、尤其是在邻接载体的区域中具有第一厚度，并且传感器支架在第一厚度区域的径向外部、尤其是在所述开口的区域的径向外部具有第二厚度，其中，第一厚度小于第二厚度。由此，不仅可节省材料而且可提供用于其它构件的结构空间。此外，第一厚度的区域可至少部分地位于所述开口的区域中。

所述轴可相对于转子在轴向方向上朝向屏蔽装置伸出、尤其是直到延伸进入到所述开口中。在此，所述轴可延伸直到屏蔽元件的各臂之间。以这种方式，磁场传感器特别好地被屏蔽。

所述轴例如可在具有较小的第一厚度的传感器支架的区域中延伸直到所述开口中。以这种方法，整个屏蔽装置可更靠近电动机地设置，由此减小电动机组件的轴向结构空间。

优选地，所述屏蔽装置构成所述电动机的壳体的或轴承盖的至少一部分，从而通过所述屏蔽装置实现多个功能。

在一实施变型方案中，在转子中设置有至少一条电线，其中，所述电线相对于所述磁体设置为使得由通过所述电线的电流感生的干扰磁场在测量磁场的区域中基本上平行于测量磁场。在此，平行的磁场可理解成，磁场线彼此平行地延伸，其中，所述磁场线也可以是反向的。由此实现测量磁场尽可能少地受干扰磁场的影响。所述电动机例如是同步电机。

附图说明

本发明的其它特征和优点由后续的说明以及参考的附图得出。在附图中：

-图1示意性地以剖面示出根据本发明的第一实施形式的按照本发明的电动机组件的局部，

-图2示意性地示出根据图1的电动机组件的电动机的后视图，以及

-图3示意性地以剖面示出根据本发明的第二实施形式的按照本发明的电动机组件的局部。

具体实施方式

在图1中示意性地示出具有电动机12和屏蔽装置14的电动机组件10。

所述电动机12具有定子16、内置的转子18和轴20，并且所述电动机例如是同步电机。

例如电动机12是用于混合动力车辆或纯电动驱动车辆的车辆驱动装置的电动机，所述车辆尤其是轿车。

在示出的实施形式中，电动机12是内部转子电机，然而，电动机12当然也可构造成外部转子电机。

转子18具有转子电磁线圈22，该转子电磁线圈在电动机12的运行中产生转子磁场，其磁场线M_R在图1中标绘出。

轴20与转子18抗扭转地连接并且因此限定转子18的旋转轴线D。轴20由金属、尤其是由钢制成并且因此具有高导磁率。

术语“轴向”和“径向”接下来涉及轴20的旋转轴线D。

轴20在其轴向方向上比转子18延伸得远并且因此朝向屏蔽装置14相对于转子18伸出。

轴20的伸出定子16的部分实施成空心轴，该空心轴朝向屏蔽装置14开放。由此形成的空腔24由轴20的内侧26限定。

在空腔24中设置有磁体28，该磁体固定在轴20的内侧26上。因此，磁体28与轴20以及转子18抗扭转地连接。

在示出的实施形式中，磁体28具有两个磁盘。磁体28的磁盘相对置并且相应地固定在轴20的内侧26上。

所述磁盘例如是永磁体。然而，磁体28也可构造成电磁体。

然而也可设想，磁体28是管形磁体或环形磁体或由两个相对置的棒形磁体组成。

磁体28产生磁场，该磁场在磁体28的两个磁盘之间是基本上均匀的。磁场的所述均匀的部分被称作测量磁场M_M并且通过图1中的箭头示出。

因此，所述测量磁场M_M的定向随着转子18一起旋转。

而屏蔽装置14是位置固定的、也就是说构造成不可旋转的，使得转子18相对于屏蔽装置14旋转。

屏蔽装置14具有基础件30和传感器支架32，该传感器支架固定在基础件30上。基础件30例如是金属板并且因此同样具有高导磁率。

基础件30在一侧上遮盖电动机12并且在轴20的区域中具有开口34，该开口例如与轴20的旋转轴线D对齐。

传感器支架32封闭开口34并且本身具有基体36和屏蔽部件38。因此，屏蔽部件38的直径几乎对应于开口34的直径。

例如传感器支架32(更准确地说基体36)在轴向方向上具有第一厚度S₁的薄区域并且在轴向方向上具有第二厚度S₂的厚区域。在此，第二厚度S₂大于第一厚度S₁。

屏蔽元件38不是由塑料、而是由具有高导磁率的材料制成、例如由金属制成。

在示出的实施例中，屏蔽元件38具有扁平碗(如皮氏培养皿)的形状，其具有底部40和边缘42，该边缘从底部40出来朝向电动机12延伸。

因此，在剖面中，屏蔽元件38具有U形形状，其中，边缘42构成U形的臂。

边缘42设置在开口34中并且通过基体36的薄区段与开口34的边界间隔开距离。

因此，屏蔽元件38对于转子18的磁场线M_R而言封闭开口34，使得屏蔽装置14在轴20的区域中闭合。

轴20延伸进入到开口34中并且因此由屏蔽元件38的边缘42包围。在此，轴20在轴向方向上与传感器支架32的或者说基体36的薄区域对齐。

屏蔽元件38通过基体36保持在屏蔽装置14上。

基体36例如由具有约μ_r＝1的导磁率的塑料并且通过注塑包封屏蔽元件38制成。

在示出的实施例中，基体36与基础件30被螺纹连接以便固定。然而，也可设想其它的固定可行性。

在示出的实施例中，在基体36上一体地构造有载体44，该载体构造成从基体36突出的销或板。载体44延伸进入到轴20的空腔24中。

在此，传感器支架32或者说基体36的薄区域位于如下区域的径向外部，在该区域上载体44构造在基体36上并且邻接于基体。

传感器支架32的或者说基体36的厚区域在径向外部邻接于所述薄区域并且也可位于所述开口的径向外部。

所述厚区域可以具有不同的厚度，这些厚度都大于第一厚度S₁。

在载体44的背离基体36的端部上设置有磁场传感器46，该磁场传感器例如是MR传感器。

磁场传感器46设置在测量磁场M_M中并且因此沿轴向设置在磁体28的区域中、更准确地说设置在所述两个磁盘之间。

因此，磁场传感器46与屏蔽装置14刚性地连接，使得转子18以及因此磁体28也能够围绕磁场传感器46旋转。

在电动机12的运行期间，转子18被供给电流，使得转子电磁线圈22产生强磁场。

该磁场或者说该磁场的场线M_R尤其也通过在屏蔽装置14与转子18之间的间隙沿径向向内朝向旋转轴线D延伸。在那里，场线M_R的多个部分碰到轴20上，该轴基于其高导磁率把场线M_R又沿轴向引向转子。

场线M_R的其它部分通过所述间隙延伸到屏蔽装置14中并且然后基于屏蔽装置14的高导磁率被引导至转子电磁线圈22的相对置的部分。

在此，场线M_R在轴20的区域和磁场传感器46的区域中成束地延伸通过屏蔽元件38，直到场线到达开口34的另一侧并且最后又在转子电磁线圈22的区域中桥接屏蔽装置14与转子18之间的间隙。

基于屏蔽元件38的高导磁率，在磁场传感器46的特别敏感的区域中，没有转子电磁线圈22的磁力线M_R在屏蔽元件38的外部是自由的并且延伸进入到测量磁场M_M中。因此，以这种方式，测量磁场M_M有效地与转子电磁线圈22的磁场屏蔽。

在图2中示出电动机组件10在转子18的轴向方向上的视图。出于清楚的原因省略屏蔽装置14的示图，仅打点地记录磁场传感器46。转子18的旋转方向通过虚线示出。

在图2中可看出，转子具有多条电线48，这些电线在轴向方向上延伸。出于清楚的原因在图1中未示出电线48。

在此，这两个电线48设置为使得假想的直线(在图2中同样打点)垂直于旋转轴线(该假想的直线将所述两个电线48连接)平行于磁体28的磁场盘延伸。因此，所述假想的直线垂直于测量磁场M_M延伸。

现在如果转子18被通电，则电流流动通过电线48，干扰磁场M_S由所述电流感应。所述干扰磁场M_S也延伸通过测量磁场M_M并且可以干扰所述测量磁场。

基于电线48相对于测量磁场M_M的位置，干扰磁场M_S的磁力线在测量磁场M_M的区域中基本上平行于测量磁场M_M延伸。

在图2中示出的示例中，所述场线沿与测量磁场M_M的磁力线相同的方向延伸，然而也可设想，在电线48相反地通电时干扰磁场M_S的场线与测量磁场M_M的磁力线相反。

以这种方式，干扰磁场M_S虽然改变测量磁场M_M的数值，然而没有改变方向，使得磁场传感器46的测量的仅非常少的干扰从电线48发出。

在图3中示出本发明的第二实施形式，该实施形式基本上对应于第一实施形式。因此，接下来仅讨论不同之处并且相同的或功能相同的部件设有相同的附图标记。

在第二实施形式中，在基础件30中未设有开口，而是基础件30也在旋转轴线D的区域中闭合。

传感器支架32固定在基础件30的朝向电动机12的那侧上。

在第二实施形式中，传感器支架32没有屏蔽元件38，而是仅具有基体36和载体44。

所述基体36(如在第一实施例中)在轴向方向上具有第一厚度S₁的薄区域并且在轴向方向上具有第二厚度S₂的厚区域。在此，第二厚度S₂大于第一厚度S₁。

第一厚度S₁的区域是基体36的径向最外部的区域。在所述区域中，传感器支架32例如通过螺钉固定在基础件30上。

第二厚度S₂的区域径向向内衔接到第一厚度S₁的区域上。基体36例如在第二厚度S₂的区域中贴靠在基础件30上。

在第二厚度S₂的区域的径向内侧并且围绕传感器支架32的中轴线上设置有载体44。

因此，总体上得出在剖面中传感器支架32的T形形状。

基体36和载体44尤其是实施成一体的、例如由塑料制成。

相比于轴20而言，第一厚度S₁的区域处于该轴的径向外部或轴20的假想延长部的径向外部。载体44位于轴20的径向内部，并且第二厚度S₂的区域将第一厚度S₁的区域与载体44连接，也就是说第二厚度S₂的区域延伸通过轴20的假想延长部。

基于小的厚度S₂和如下事实：基础件30在旋转轴线D的区域中闭合，场线M_R(类似于第一实施形式描述的那样)或者通过轴20或者通过基础件30引导并且由此未延伸进入到测量磁场M_M中。

所述第二实施形式的优点在于，传感器支架32可较简单地实施。

在这两个实施形式中，传感器支架32可具有至少一个线缆输出部和/或插接部。

当然，这两个实施形式的特征可相互组合。

Claims (17)

1.电动机组件，所述电动机组件具有电动机(12)、磁场传感器(46)以及屏蔽装置(14)，

其中，所述电动机(12)具有定子(16)、转子(18)以及至少一个磁体(28)，所述磁体与所述转子(18)抗扭转地连接并且产生测量磁场(M_M)，

其中，所述磁场传感器(46)设置在所述测量磁场(M_M)中并且与所述屏蔽装置(14)连接，并且

其中，所述屏蔽装置(14)具有高导磁率并且该屏蔽装置在所述磁场传感器(46)的区域中是闭合的，

所述屏蔽装置(14)具有基础件(30)和传感器支架(32)，其中，在该基础件(30)中在旋转轴线(D)的区域中设置有开口(34)，该开口由所述传感器支架(32)封闭，所述传感器支架(32)具有基体(36)和屏蔽元件(38)，其中，该屏蔽元件(38)由具有高导磁率的材料制成，所述屏蔽元件(38)在剖面中是U形的，其中，该U形的各臂延伸到所述开口(34)中。

2.根据权利要求1所述的电动机组件，其特征在于，所述磁体(28)安装在所述电动机(12)的轴(20)上。

3.根据权利要求2所述的电动机组件，其特征在于，所述轴(20)在其一个端部上具有空腔(24)，该空腔在所述轴(20)的该端部上在轴向方向上是开放的，

其中，所述磁体(28)在该空腔(24)中固定在所述轴(20)的内侧上，并且

其中，所述磁场传感器(46)在该空腔(24)中设置在所述磁体(28)的径向内侧。

4.根据权利要求1所述的电动机组件，其特征在于，所述屏蔽元件由金属制成。

5.根据权利要求3所述的电动机组件，其特征在于，该电动机组件(10)具有载体(44)，该载体固定在所述屏蔽装置(14)上并且该载体延伸到所述轴(20)的所述空腔(24)中，其中，所述磁场传感器(46)固定在该载体(44)上。

6.根据权利要求5所述的电动机组件，其特征在于，所述载体(44)与所述传感器支架(32)实施成一体的。

7.根据权利要求1至4之一所述的电动机组件，其特征在于，所述传感器支架(32)在轴向方向上具有至少一个第一厚度(S₁)和第二厚度(S₂)，

其中，所述传感器支架(32)在处于径向内部的区域中具有所述第一厚度(S₁)，并且所述传感器支架(32)在所述第一厚度(S₁)的区域的径向外部具有所述第二厚度(S₂)，并且

其中，所述第一厚度(S₁)小于所述第二厚度(S₂)。

8.根据权利要求5所述的电动机组件，其特征在于，所述传感器支架(32)在轴向方向上具有至少一个第一厚度(S₁)和第二厚度(S₂)，

其中，所述传感器支架(32)在处于径向内部的区域中具有所述第一厚度(S₁)，并且所述传感器支架(32)在所述第一厚度(S₁)的区域的径向外部具有所述第二厚度(S₂)，并且

其中，所述第一厚度(S₁)小于所述第二厚度(S₂)。

9.根据权利要求2或3所述的电动机组件，其特征在于，所述轴(20)相对于所述转子(18)在轴向方向上朝向所述屏蔽装置(14)伸出。

10.根据权利要求1至6之一所述的电动机组件，其特征在于，所述屏蔽装置(14)构成所述电动机(12)的壳体的或轴承盖的至少一部分。

11.根据权利要求1至6之一所述的电动机组件，其特征在于，在所述转子(18)中设置有至少一条电线(48)，其中，所述电线(48)相对于所述磁体(28)设置为使得由通过所述电线(48)的电流感生的干扰磁场(M_S)在所述测量磁场(M_M)的区域中基本上平行于该测量磁场(M_M)。

12.根据权利要求1所述的电动机组件，其特征在于，所述电动机组件是用于车辆驱动装置的电动机组件。

13.根据权利要求5所述的电动机组件，其特征在于，该载体固定在所述传感器支架(32)上。

14.根据权利要求6所述的电动机组件，其特征在于，所述载体(44)与所述基体(36)实施成一体的。

15.根据权利要求8所述的电动机组件，其特征在于，所述传感器支架(32)在邻接所述载体(44)的区域中具有所述第一厚度(S₁)。

16.根据权利要求7所述的电动机组件，其特征在于，所述传感器支架(32)在所述开口(34)的区域的径向外部具有所述第二厚度(S₂)。

17.根据权利要求9所述的电动机组件，其特征在于，所述轴(20)相对于所述转子(18)延伸直到进入所述开口(34)中。

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