CN112823465A - 用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，包括：支撑结构(12)；压力设备(11)，所述压力设备连接至支撑结构(12)并且包括压力装置(14)，压力装置用于在磁性元件(15)上施加压力，以将磁性元件紧固至转子(20)的座部中；以及支撑件(18)，转子(20)抵接该支撑件，使得允许转子绕其自身的轴线(X)进行旋转，以将磁性元件(15)组装到转子(20)上；设施还包括磁性装置(31、32)，以创建跨转子(20)和位置传感器的磁性元件(15)的磁场，以便使转子(20)和磁性元件(15)根据这样的磁场进行定向，从而使磁性元件(15)的磁场与转子(20)的磁场对准；还描述了这种设施(10)的操作方法。

Description

用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施和 方法
本发明涉及用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施和方法；特别地，本发明涉及用于测量电力机器的转子的角位置的磁性位置传感器的旋转部分。
更特别地，本发明涉及用于将磁性元件——该磁性元件为磁性位置传感器——组装到异步磁阻电机的转子上的设施和方法，该异步磁阻电机为例如由永磁体辅助的类型，以允许将磁性元件准确地组装到转子上，以便确保转子的角位置的高的测量准确性。
电力机器特别地电动机是已知的，且已知的是如何使用连接至电机的逆变器来检查电机的运行。
由逆变器使用的、由永磁体辅助的同步磁阻电动机的控制参数是转子的磁极相对于由定子绕组创建的磁场的瞬时角位置。
在例如待用于机动车辆领域中的已知的电机中，且特别是在高性能的同步磁阻电动机中，必须准确地知道转子的角位置，以检查电机的运行。
为此目的，已知的是使用使一部分紧固至转子轴以测量其角位置的磁性位置传感器，例如在国际专利申请WO2018099667中公开的。
这样已知的传感器包括紧固至转子的旋转轴的磁体以及连接至电动机的框架的固定部分，所述固定部分包括霍尔效应传感器和用于传输传感器的输出信号的装置。
为了获得转子的角位置的准确测量，磁性传感器必须准确地紧固至转子的旋转轴，使得紧固至旋转部分的磁体的磁场与转子的磁场以最小的误差对准。
本发明的目的就是通过提供用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施和方法来解决这个问题，其允许执行传感器在转子上的最佳组装，允许以最大的准确度将传感器紧固至转子，使得传感器的磁场特别是容纳在传感器中的磁体的磁场与转子的磁场以最小的误差对准。
如将根据以下描述的，利用独立权利要求中要求保护的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施和方法来获得本发明的上述和其他目的以及优点。
本发明的优选实施方式和重要的变形是从属权利要求的主题。
意指随附的所有权利要求都是本说明书的整体的一部分。
即刻明显的是，在不偏离随附权利要求中所出现的本发明的范围的情况下，可以对所描述的内容作出多种变形和修改(例如，与形状、大小、布置和零件有关的具有同等功能的变形和修改)。
参考附图，通过作为非限制性示例提供的本发明的一些优选的实施方式将会更好地描述本发明，在附图中：
-图1示出了待利用根据本发明的设施进行组装的磁性位置传感器和转子的立体图；以及
-图2示出了根据本发明的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的设施的前视图。
参考附图，将在下面描述用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子20上的设施10，所述转子20包括旋转轴21和旋转装置22，例如两个滚珠轴承，该旋转装置以已知方式连接至轴21并且被配置成将转子20以旋转的方式连接至定子。
特别地，本发明的设施10被配置成将已知类型的——例如国际专利申请WO2018099667中公开的类型的——磁性位置传感器的磁性元件15组装到电力机器的转子20上。
磁性位置传感器包括未在图中示出的固定元件，该固定元件适于连接至电力机器的固定结构且优选地包括多个霍尔效应磁性传感器；磁性位置传感器还包括磁性元件15，该磁性元件适于组装到转子20上，优选地紧固至旋转轴21，使得在转子20的旋转期间，磁性元件15相对于固定元件旋转；磁性元件15包括磁体19，例如插入在于磁性元件中获得的座部中的磁体。
参考附图，根据本发明的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子20上的设施10包括：压力设备11，优选为液压机11，包括压力装置14，压力装置被配置成在传感器特别是磁性元件15上施加压力，以将磁性元件紧固在转子20的座部中，优选地为在转子20的旋转轴21上获得的座部中；在优选的方式中，压力装置14包括已知类型的液压缸14，该液压缸包括通过液压回路致动的活塞。
优选地，设施10包括：支撑结构12，压力设备11连接至、例如紧固至该支撑结构；以及与支撑结构12相关联的支撑件18，转子20在其自身上组装有位置传感器特别是位置传感器的磁性元件15之前抵接该支撑件；例如，支撑件18抵接或紧固至支撑结构12。
在本发明的设施10的实施方式中，支撑结构12包括基部交叉构件25，支撑件18与该基部交叉构件相关联，例如抵接或紧固；支撑结构12可以包括板件26，该板件连接至、优选地滑动组装至其上组装有支撑件18的基部交叉构件25。
例如，旋转装置22抵接或紧固至支撑件18，优选地抵接或紧固至基部交叉构件25或连接至其的板件26，使得允许转子20在磁场的作用下进行旋转，如下面更详细解释的。
设施10还包括磁性装置31、32，磁性装置被配置成创建跨转子20和磁场元件15且特别是插入其中的磁体19的磁场，以便使转子20和位置传感器特别是磁性元件15根据所述磁场定向，以使磁体19的磁场与转子的磁场以最小的误差对准，优选地使得转子20的轴21的轴线X与磁体19的轴线形成小于5°的角度α。
设施10还包括连接和定向装置34，该连接和定向装置连接至压力装置14并且被配置成将磁性元件15连接至压力装置14，使得允许磁性元件15在由磁性装置31、32创建的磁场的作用下被定向，以使磁性元件15的磁场与由磁性装置31、32创建的磁场对准。
在优选的方式中，连接和定向装置34连接至、例如紧固至磁性装置32，磁性装置又连接至压力装置14，并且该连接和定向装置包括已知类型的空气轴承34，空气轴承连接至磁性装置32和磁性元件15，并且被配置成允许磁性元件15旋转和/或振动移动并由此使磁性元件15的磁场与由磁性装置31、32创建的磁场对准。
例如，磁性装置32被成形为中空柱体或套筒，并且在中空柱体或套筒内获得空气轴承34，例如已知的气动静态轴承。
优选地，根据本发明的用于将位置传感器的磁性元件15组装到电力机器的转子20上的设施10包括：第一磁性装置31，第一磁性装置被配置成生成跨转子20的磁场；以及第二磁性装置32，第二磁性装置别配置成生成与由第一磁性装置31生成的磁场对准的磁场，第二磁性装置生成的磁场跨位置传感器的磁性元件15且特别地跨插入在其中的磁体19。
优选地，第一磁性装置31包括两个磁性部件，两个磁性部件被布置成在支撑件18的侧部处一个磁性部件在另一个磁性部件前方，并且第二磁性装置32包括紧固至压力装置14的磁性柱体；如在上面的本发明的设施10的实施方式描述的，磁性柱体32包括在内部获得空气轴承34的座部。
在根据本发明的用于将位置传感器的磁性元件15组装到电力机器的转子20上的设施10的运行中，在第一步骤中，将位置传感器的磁性元件15插入连接和定向装置34，并且将转子20抵接到支撑件18上，以便允许绕其自身的轴线X进行旋转，优选地使旋转装置22例如轴承抵接到支撑件18上。
在第二步骤中，激活该磁性装置31、32以创建磁场，该磁场通过跨转子20以及磁性元件15的磁体19来使它们根据所述磁场进行定向，从而使磁体19的磁场与转子的磁场以最小的误差对准，优选地使得转子20的轴21的轴线X与磁体19的轴线形成小于5°的角度α。
在本发明的包括空气轴承34的实施方式中，一旦磁性元件15处于其组装位置，使磁体19的磁场与转子20的磁场对准，轴承34中的空气流就被中断，从该轴承中移除空气并且传感器通过由磁场的吸引力生成的摩擦来保持就位。
在第三步骤中，压力装置14例如液压型压力装置被激活以在磁性元件15上施加一力，以便例如利用强迫耦接将磁性元件紧固至转子20，优选地将磁性元件紧固到在转子20的轴21中获得的座部内；在优选的方式中，压力装置14在磁性元件15上施加约5000N(500kg)的力。
有利地，根据本发明的用于将位置传感器的磁性元件15组装到电力机器的转子20上的设施10允许执行位置传感器的磁性元件15在转子20上的最佳组装，允许将磁性元件以最小的误差紧固至转子，使得传感器的磁场、特别是容纳在传感器的旋转部分中的磁体19的磁场与转子的磁场以最小的误差对准。

Claims (10)

1.用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，所述设施包括：
-支撑结构(12)，
-压力设备(11)，所述压力设备连接至所述支撑结构(12)并且包括压力装置(14)，所述压力装置被配置成在磁性元件(15)上施加压力，以将所述磁性元件紧固至所述转子(20)的座部中，以及
-支撑件(18)，所述转子(20)抵接所述支撑件，使得允许所述转子绕其自身的轴线(X)进行旋转，以将所述磁性元件(15)组装到所述转子(20)上，
其特征在于，所述设施还包括磁性装置(31、32)，所述磁性装置被配置成创建跨所述转子(20)和位置传感器的所述磁性元件(15)的磁场，以便使所述转子(20)和所述磁性元件(15)根据所述磁场进行定向，从而使所述磁性元件(15)的磁场与所述转子(20)的磁场对准。
2.根据权利要求1所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述设施还包括连接和定向装置(34)，所述连接和定向装置连接至所述压力装置(14)并且被配置成将所述位置传感器的磁性元件(15)连接至所述压力装置(14)，使得允许磁性元件(15)在由所述磁性装置(31、32)创建的磁场的作用下被定向，以使所述磁性元件(15)的磁场与由所述磁性装置(31、32)创建的磁场对准。
3.根据权利要求1或2所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述设施包括：第一磁性装置(31)，所述第一磁性装置被配置成生成跨所述转子(20)的磁场；以及第二磁性装置(32)，所述第二磁性装置被配置成生成与由所述第一磁性装置(31)生成的磁场对准的磁场，所述第二磁性装置生成的磁场跨所述位置传感器的磁性元件(15)。
4.根据权利要求3所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述第一磁性装置(31)包括两个磁性部件，所述两个磁性部件被布置成在所述支撑件(18)的侧部处一个磁性部件在另一个磁性部件前面，并且所述第二磁性装置(32)包括紧固至所述压力装置(14)的磁性柱体。
5.根据权利要求3或4所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述连接和定向装置(34)被连接至所述第二磁性装置(32)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述连接和定向装置包括空气轴承(34)，所述空气轴承被配置成允许磁性元件(15)旋转和/或振动移动，并由此使所述磁性元件(15)的磁场与由所述磁性装置(31、32)创建的磁场对准。
7.根据权利要求6所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述空气轴承(34)连接至所述第二磁性装置(32)。
8.根据权利要求6或7所述的用于将磁性位置传感器组装到电力机器的转子(20)上的设施(10)，其特征在于，所述第二磁性装置(32)被成形为中空柱体或套筒，并且在所述中空柱体或套筒内获得所述空气轴承(34)。
9.使用根据权利要求2至8中任一项所述的设施(10)将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的方法，所述方法包括下述步骤：
-第一步骤，其中，将所述位置传感器的磁性元件(15)插入所述连接和定向装置(34)，并且使所述转子(20)抵接在所述支撑件(18)上，以便允许所述转子绕其自身轴线(X)进行旋转；
-第二步骤，其中，激活所述磁性装置(31、32)以创建磁场，磁场通过跨所述转子(20)和所述磁性元件(15)来使所述转子和所述磁性元件根据所述磁场进行定向，以使所述磁性元件(15)的磁场与所述转子(20)的磁场对准；
-第三步骤，其中，激活所述压力装置(14)以在所述磁性元件(15)上施加一力，以便将所述磁性元件紧固至所述转子(20)。
10.根据权利要求9所述的将磁性位置传感器组装到电力机器的转子上的方法，其特征在于，在所述第三步骤中，所述压力装置(14)在所述磁性元件(15)上施加约5000N的力，并且在所述第三步骤结束时，所述转子(20)的轴线(X)与所述磁性元件(15)的轴线形成小于5°的角度(α)。
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