CN111226384B - 电气的机动车流体泵 - Google Patents

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Abstract

一种电气的机动车流体泵，其具有无刷且电子整流的电气的驱动马达(12)，其中，所述驱动马达(12)具有永磁的马达转子(30)，所述马达转子具有马达轴(32)和至少两个转子极(381‑384)，在所述转子极中分别嵌入永磁体(361‑364)，所述驱动马达具有多个定子侧的电磁线圈(40)、至少两个传感器磁体(361‑364)、至少一个霍尔传感器(60)，所述霍尔传感器(60)在横向平面中偏心地布置，使得所述霍尔传感器(60)检测传感器磁体的轴向磁场，其中，所述至少两个传感器磁体(361‑364)被相反地磁化，其中，所述至少一个霍尔传感器(60)布置为，在转子旋转一周时能够从每个传感器磁体(361‑364)检测到两个极性。

Description

电气的机动车流体泵
技术领域
本发明涉及一种电气的机动车流体泵，其具有无刷且电子整流的电气的驱动马达，其中，所述驱动马达具有：永磁的马达转子，所述马达转子具有马达轴和至少两个转子极，在所述转子极中分别嵌入永磁体；多个定子侧的电磁线圈；至少两个传感器磁体；至少一个霍尔传感器，所述霍尔传感器在横向平面中偏心地布置，使得所述霍尔传感器检测传感器磁体的轴向磁场。
背景技术
针对由电子整流的驱动马达驱动的机动车流体泵的尽可能可靠且有能效的运行，对马达转子的旋转的转子位置的精确检测是重要的，因为由此才能实现对驱动马达的精确控制和调节。在此，一方面可以避免不希望的运行状态，如起动问题、所谓的切换(Toggeln)等，这些运行状态尤其在容积式流体泵中由于剧烈变化的转矩可能出现。另一方面，通过精确地结束定子侧的电磁线圈中的换向使绝对的能量消耗最小化。
因此，霍尔传感器用于精确的转子位置检测，霍尔传感器沿永磁激励的马达转子的轴向例如布置在转子极的径向上并且以此方式检测由转子极产生的旋转经过的磁场。针对用霍尔传感器对转子位置检测的精度起决定性的是转子极的由相关的霍尔传感器检测的磁场的绝对场强和干扰信号的大小。
由专利文献EP 1 146 625 A2已知一种具有无刷且电子整流的驱动马达的电气的机动车液压泵，该驱动马达具有带有多个转子极的永磁的马达转子。位置检测通过多个端侧的霍尔传感器进行，这些传感器径向检测由永磁的马达转子产生的永久磁场。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有电子整流的驱动马达的机动车流体泵，该机动车流体泵在制造成本较低的情况下具有高的工作可靠性和能量效率。
所述技术问题按照本发明通过如下方式解决，即，所述至少两个传感器磁体被相反地磁化，其中，所述至少一个霍尔传感器布置为，在转子旋转一周时能够从每个传感器磁体检测到两个极性(N、S)。
按照本发明的机动车流体泵具有无刷且电子整流的驱动马达，其中，永磁激励的马达转子具有多个转子极，并且在定子侧设有多个电磁线圈。设有至少一个霍尔传感器用于转子位置检测，霍尔传感器布置在相对于马达轴线的横向平面内。所述至少一个霍尔传感器与马达轴线相间隔地布置，使得该霍尔传感器检测旋转经过的传感器磁体的轴向磁场。通过所述至少一个霍尔传感器的这种特别的布置方式可以用霍尔传感器针对每个传感器磁体检测到三种运行状态(Schaltzustand)而不是一种运行状态,由此明显提高了转子位置检测的分辨率。
优选地，所述至少一个霍尔传感器布置为与所述马达轴的旋转轴线的距离为半径r，其中，所述半径r大于/等于所述旋转轴线至传感器磁体的中心的距离rmin并且小于/等于所述旋转轴线至传感器磁体的与旋转轴线具有最大距离的点的距离rmax。以此方式，所述至少一个霍尔传感器布置为，在转子旋转一周时针对每个传感器磁体检测到的两个极性(N、S)。
根据优选的设计方案，所述至少两个传感器磁体由嵌入转子极中的永磁体构成，从而不需要额外的元件用于转子位置的检测。
替代地，所述至少两个传感器磁体由安装在转子极上的永磁体构成。由此可以增强能由霍尔传感器检测到的磁场，从而改善了信噪比。因此，除了嵌入马达转子的转子极中的永磁体外，还设置另外的永磁体作为传感器磁体。
在有利的实施方式中，传感器磁体构造为方形。
优选地设有位于横向平面内的印刷电路板，所有的霍尔传感器都布置在所述印刷电路板上。此外，马达控制系统的控制电子器件和电力电子器件都可以位于印刷电路板上。因此，霍尔传感器与具有控制电子器件和电力电子器件的电路板离得不远。由此，霍尔传感器和控制电子器件之间的信号路径较短。
根据优选的设计方案，所述霍尔传感器设在印刷电路板的朝向马达转子的近侧。因此，霍尔传感器沿轴向布置在印刷电路板和马达转子之间，也就是说，霍尔传感器与马达转子在空间上距离尽可能小地设置。
所述印刷电路板可以具有马达轴开口，马达转子的马达轴延伸穿过所述马达轴开口。
优选地，印刷电路板被浇注到塑料铸体中。由此，包括所有霍尔传感器和电子构件在内的印刷电路板被良好地保护免受机械和其它干扰。此外，印刷电路板的浇注是有利的，因为由此电子构件和尤其电力电子器件或电力半导体器件的冷却通常得以改善。因为此外通过霍尔传感器和转子极之间的磁性连通的改善，使控制精度得以改善并且因此输入驱动马达中的电能减少，因此尤其电力半导体器件的热损失功率也减小。
附图说明
以下参照附图更详细地描述本发明的两个实施例。
在附图中：
图1示出具有电气的驱动马达和泵模块的电气的机动车流体泵的示意图，
图2示出图1的机动车流体泵的驱动马达的纵剖面图，和
图3示出图1的机动车流体泵的驱动马达的横剖面图。
具体实施方式
图1示意性地示出电气的机动车流体泵10，机动车流体泵10由两个模块构成，即电气的驱动马达12和泵模块14。泵模块14可以是容积式泵，例如膜片式泵、旋转滑阀式泵、叶片泵或活塞泵，但也可以是流动泵，例如离心泵或叶轮泵。
在图2中示出驱动马达12的纵剖面。驱动马达12是无刷且电子整流的驱动马达。驱动马达12具有带有四个转子极381、382、383、384的永磁激励的马达转子30，在这些转子极中分别嵌入相反地磁化的永磁体361、362、363、364。
在定子侧设有六个电磁线圈401-406，这些电磁线圈产生环绕的定子磁场。这六个电磁线圈401-406固定在由壳体斗部22和壳体盖24构成的马达壳体20中。马达转子30具有马达轴32，马达轴32具有旋转轴线33，马达轴32驱动泵模块14的泵轴。
在背离泵模块14的相对置的纵向端部上设有位于横向平面内的印刷电路板50，印刷电路板50具有板体52，该板体52在印刷电路板50的近侧具有导体电路54。板体52的近侧是轴向朝向马达转子30的一侧，与此相反地,轴向背离马达转子30的一侧是远侧。印刷电路板50具有马达轴开口56，马达轴32延伸穿过马达轴开口56。在板体52的近侧布置有马达控制系统的控制电子器件和电力电子器件。此外，在板体的近侧还布置有霍尔传感器60。霍尔传感器60检测由传感器磁体产生的磁场，传感器磁体由嵌入转子极中的永磁体构成。在对图3的描述中推导该霍尔传感器60的位置。
印刷电路板50的电力电子器件通过导体电路54和轴向的连接导线66与电磁线圈40电气连接。印刷电路板50沿轴向如此布置，使得霍尔传感器60相对于马达转子30的轴向相对置的端面具有尽可能小的距离。
包括控制电子器件、电力电子器件和霍尔传感器60在内的整个印刷电路板50和连接导线66被浇注到整体的塑料铸体55中。印刷电路板的50的导体电路54通过连接线与马达插头68连接。
图3示出机动车流体泵10的驱动马达12的沿横向的剖视图。已经描述的构件用相同的附图标记表示。在该剖视图中，霍尔传感器60不可见，但为了阐明本发明，霍尔传感器60的位置以其附图标记示出。霍尔传感器60在此布置为，与马达轴32的旋转轴线33的距离为半径r。在此，霍尔传感器60的位置如此选择，使得由半径r描绘的圆在传感器磁体361-364的横截面中心的区域中通过相应的指向外部的极性区域371、372、373、374。通过这种布置方式，在马达转子30旋转一周时，霍尔传感器60可以检测到每个传感器磁体361-364的两个极性(N、S)并且因此可以检测每个传感器磁体361-364的三种运行状态。

Claims (8)

1.一种电气的机动车流体泵(10)，其具有无刷且电子整流的电气的驱动马达(12)，其中，所述驱动马达(12)具有：
永磁的马达转子(30)，所述马达转子(30)具有马达轴(32)和至少两个转子极，在所述转子极中分别嵌入永磁体，
多个定子侧的电磁线圈(40)，
至少两个传感器磁体，其中，所述传感器磁体由嵌入转子极中的永磁体构成，
至少一个霍尔传感器(60)，所述霍尔传感器(60)在横向平面中偏心地布置，使得所述霍尔传感器(60)检测传感器磁体的轴向磁场，
其特征在于，所述至少两个传感器磁体被彼此交替相反地磁化，其中，所述至少一个霍尔传感器(60)布置为，在转子旋转一周时能够从每个传感器磁体检测到两个极性(N、S)，其中，所述至少一个霍尔传感器(60)布置为与所述马达轴(32)的旋转轴线(33)的距离为半径r，其中，所述半径r大于/等于所述旋转轴线(33)至传感器磁体的中心的距离rmin并且小于/等于所述旋转轴线(33)至传感器磁体的与旋转轴线(33)具有最大距离的点的距离rmax。
2.根据权利要求1所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述至少两个传感器磁体由嵌入所述转子极中的永磁体构成。
3.根据权利要求1所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述至少两个传感器磁体由安装在所述转子极上的永磁体构成。
4.根据权利要求1所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述传感器磁体构造为方形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，设有位于横向平面内的印刷电路板(50)，所述至少一个霍尔传感器(60)布置在所述印刷电路板(50)上。
6.根据权利要求5所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述至少一个霍尔传感器(60)设在所述印刷电路板(50)的轴向朝向马达转子(30)的近侧。
7.根据权利要求5所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述印刷电路板(50)具有马达轴开口(56)，马达轴(32)延伸穿过所述马达轴开口(56)。
8.根据权利要求5所述的电气的机动车流体泵(10)，其特征在于，所述印刷电路板(50)被浇注到塑料铸体(55)中。
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