CN114430216A - 具有集成的测量电路板的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机（1）。该电机包括：联接组件（3），通过该联接组件接触所述电机（1）的定子（9）；汇流排（5a），通过该汇流排接触所述联接组件（3）；测量电路板（4），该测量电路板在所述联接组件（3）的背离所述定子（9）的一侧上垂直于所述电机（1）的旋转轴线来布置，其中，在所述测量电路板（4）上布置有场传感器（8）；和包围所述汇流排（5a）和所述场传感器（8a）的通量集中器（7a）。

Description

具有集成的测量电路板的电机

技术领域

本发明涉及一种具有集成的测量电路板的电机。

背景技术

目前的用于电的轴驱动器的高压逆变器大多作为在电动机外壳中的加装逆变器来实现。在此，带有所配属的通量集中器的用于电流测量的电子设备通常布置在自己的组件中。在此，电流传感器和引导待测电流的汇流排大多相互平行。此外，在电的驱动器中通常存在一种联接组件，它承担着在逆变器侧的电机相和定片组之间的电接触。

于是DE 102008022369 A1例如公开了一种电动机，其中，用于测量电流的霍尔传感器布置在电路板上，该电路板布置在所配属的电动机的轴承端盖之后。此外，WO 2020/114773 A1公开了一种无刷电动机，其中，霍尔电路板布置在电动机的轴承端盖上。

发明内容

根据本发明的电机包括：联接组件，通过该联接组件接触电机的定子；汇流排，通过该汇流排接触联接组件；测量电路板，该测量电路板布置在联接组件的背离定子的一侧，垂直于电机的旋转轴线，其中，在测量电路板上布置了场传感器；通量集中器，该通量集中器包围汇流排和场传感器。

电机优选是电动机、发电机或能够作为电动机或发电机运行的电机。通过联接组件接触电机的定子。这意味着，定子的电的线匝被联接组件接触。于是特别地，在逆变器侧的电机相和定片组之间的电接触通过联接组件产生。在此，联接组件通过汇流排接触。该汇流排在此通常是由多个汇流排组成的汇流排，其中，定子的不同线匝通过不同的汇流排接触。因此，电机优选地包括多个汇流排，联接组件通过这些汇流排接触，以便在联接组件处提供或分接具有不同相的电流。

测量电路板垂直于电机的旋转轴线布置。这意味着，测量电路板基本上在垂直于电机的旋转轴线的平面中延伸。旋转轴线在此是电机的转子围绕其旋转的轴线。在测量电路板上布置了场传感器，通过该场传感器能够测量流过汇流排的电流。电流在此间接地通过由电流引起的电磁场来测量，该电磁场由场传感器检测。因此，场传感器优选地布置在汇流排附近。特别地，测量电路板还包括测量电子设备，该测量电子设备优选地设计为模拟的或数字的，以便基于由场传感器检测到的值来确定流过汇流排的电流。场传感器是下述传感器：通过该传感器能够测量电场和/或磁场。场传感器于是特别是磁场传感器，尤其是霍尔传感器。

联接组件优选地通过多个汇流排来接触，并且在测量电路板上为这些汇流排中的每一个都布置所配属的场传感器，以便测量在所配属的汇流排中的电流。于是特别是给每个汇流排都恰好分配一个场传感器，该场传感器在所配属的汇流排的附近布置在测量电路板上。

通量集中器包围汇流排和场传感器。结果，由穿过汇流排的电流流动产生的磁场被转向到场传感器上。因此，通量集中器由能够在通量集中器内产生磁通量的材料制成。通量集中器优选地由金属材料制成。

汇流排、测量电路板和通量集中器在此优选地形成联接组件的组件。换句话说，这意味着，联接组件与汇流排、测量电路板和通量集中器一起相互机械连接，而这些组件之一没有通过电机的壳体与其他组件连接，以使得这些组件相对于彼此定位。

在用于制造电机的方法中，优选首先制造联接组件，然后将联接组件布置在电机中，特别是布置在电机的定子上。

从属权利要求给出了本发明的优选的改进方案。

联接组件优选地包括沿着汇流排延伸的绝缘的保持元件，其中，保持元件布置在汇流排和通量集中器之间。因此产生了绝缘体，其防止被引导通过汇流排的电流流过通量集中器。由此避免大电流流入仅为处理小电流而提供的区域，例如在测量电路板上提供的电路就是这种情况。

通量集中器优选地固定在保持元件上。通过既把通量集中器又把绝缘的保持元件布置在联接组件上，提供了一个结构单元，并且不强制必须的是，将各个组件例如通量集中器布置在逆变器单元的壳体上或壳体中。

也有利的是，通量集中器包括U形地成形的金属板，其中，该U形位于测量电路板的平面中，使得通量集中器包围汇流排和场传感器。在此，U形是具有底部区域的形状，两条臂从该底部区域分别以特定角度伸出。通量集中器优选在U形地成形的金属板的底部区域中固定在保持元件上。通过通量集中器的这种U形设计，产生了对电磁场的特别有效的引导，由此场传感器能够特别精确地检测流过汇流排的电流。

通量集中器优选地具有两个弯曲部，每个弯曲部分别具有在80°至110°之间的内角，以便形成U形。特别是，通量集中器具有两个弯曲部，每个弯曲部分别具有90°的内角。由此实现一方面能够有效地包围场传感器，但同时也能够将测量电路板布置在U形的通量集中器的内部区域中。U形地成形的金属板的底部区域优选地是平坦区域，由此能够实现特别有效地固定在保持元件上，该保持元件优选地也平坦地放置在汇流排上。“平坦”在此意味着，通量集中器在该区域中没有弯拱。

通量集中器进一步优选地具有多个堆叠的元件。通量集中器于是特别是由大量堆叠的板片制成的U形的元件。在此，这些堆叠的元件中的每一个都优选具有U形。因此改善了通量集中器的磁通量特性。

此外有利的是，测量电路板在场传感器的相对侧上分别具有接纳部，其中，通量集中器在测量电路板的平面中延伸到接纳部中。在此，测量电路板在其外周缘上具有接纳部。因此通量集中器能够特别靠近地布置在场传感器上，由此改善了场传感器的测量特性。换句话说，这意味着，测量电路板被成形为使得它能够插入到由通量集中器所包围的空间中，尽管通量集中器和测量电路板位于共同的平面中。于是特别地，测量电路板具有形成通量集中器的U形的反型的区域。

也有利的是，汇流排在通量集中器的区域内垂直于测量电路板延伸。因此能够实现特别紧凑的结构。

也有利的是，测量电路板布置在电机的轴承端盖附件中。轴承端盖附件在此尤其是位于电机的壳体之内的区域，但该区域位于电机的定子的一侧，电机的轴承端盖尤其是B轴承端盖也位于该侧。轴承端盖附件优选地由包括电机的轴承端盖的结构元件产生，该轴承端盖位于一侧，从该侧也接触定子。

此外优选地，轴承端盖布置在定子和联接组件之间。轴承端盖在此尤其是B轴承端盖，其中，轴承端盖进一步优选地被设计用于承载联接组件和/或测量电路板。测量电路板和/或通量集中器因此可选地固定在轴承端盖上。

测量电路板优选地布置在联接组件或轴承端盖上。联接组件优选地通过多个汇流排接触，其中，所述多个汇流排包括至少两个汇流排。在此，在测量电路板上优选为这些汇流排中的每一个都布置所配属的场传感器，并且测量电路板尤其被设计用于，通过场传感器对这些汇流排中的每一个都进行电流测量。在此，电机还优选地包括也与汇流排的数量相对应的数量的通量集中器。电机进一步优选地包括与电机的相的数量相对应的数量的通量集中器和场传感器。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的实施例。其中：

图1是根据本发明的电机的示意图；并且

图2是布置在电机中的测量电路板的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施方式的电机1。该电机1在此是电动机。

在电机1的壳体12中布置有定子9。定子9包围转子，该转子与电机1的旋转轴10连接。旋转轴10围绕电机1的旋转轴线旋转。电机1的转子在定子9的一侧安置在轴承端盖2上。该轴承端盖2也称为B-轴承端盖。在定子9的也布置有轴承端盖2的一侧，还布置了联接组件3，通过该联接组件接触电机1的定子9。因此，定子9通过联接组件3特别地与所配属的逆变器连接。

在图1所示的示范性的实施方式中，轴承端盖2布置在定子9和联接组件3之间。然而需要指出，在替代的实施方式中，联接组件3布置在定子9和轴承端盖2之间。

定子9包括多个线匝股线，这些线匝股线被供应不同相的电流，以便运行电机1。这些电流通常由逆变器产生，并且经由多个汇流排5a、5b、5c提供给电机1。于是电机1例如具有第一汇流排5a、第二汇流排5b和第三汇流排5c，这些汇流排与联接组件3连接，以便接触联接组件3。汇流排5a、5b、5c可选地能够是联接组件3的一部分。联接组件3经由多个汇流排5a、5b、5c被逆变器供应不同相的电流。不同相的电流通过联接组件3供应给定子9的线匝股线。

为了实现电机1的有效运行，有利的是，测量流过第一汇流排5a、第二汇流排5b和/或第三汇流排5c的电流。在本发明的该实施方式中，这通过测量电路板4进行，在该测量电路板上布置有第一场传感器8a、第二场传感器8b和第三场传感器8c。在此，第一场传感器8a被设计用于测量流过第一汇流排5a的电流。第二场传感器8b被设计用于测量流过第二汇流排5b的电流。第三场传感器8c被设计用于测量流过第三汇流排5c的电流。在此，通过场传感器8a、8b、8c中的每一个场传感器分别测量了磁场，该磁场通过所配属的汇流排5a、5b、5c的电流流动产生。场传感器8a、8b、8c因此例如是霍尔传感器。对于通过场传感器8a、8b、8c进行的电流测量而言所需的电子设备也布置在测量电路板4上。应当指出，在本发明的该实施方式中，在汇流排5a、5b、5c中的每一个汇流排上测量了电流。然而替代地，仅在汇流排5a、5b、5c中的一些汇流排上测量电流，但至少在汇流排5a、5b、5c之一上测量电流。

测量电路板4布置在联接组件3的背离定子9的一侧，垂直于电机1的旋转轴线。电机1的旋转轴线在此对应于旋转轴10的朝向。测量电路板4的这种朝向能够实现电机1的紧凑构造。测量电路板4在此直接固定在联接组件3和/或轴承端盖2上。

联接组件3包括沿着第一汇流排5a延伸的第一绝缘保持元件6a，其中，第一保持元件6a布置在第一汇流排5a和第一通量集中器7a之间。联接组件3还包括沿着第二汇流排5b延伸的第二绝缘保持元件6b，其中，第二保持元件6b布置在第二汇流排5b和第二通量集中器7b之间。联接组件3还包括沿着第三汇流排5c延伸的第三绝缘保持元件6c，其中，第三保持元件6c布置在第三汇流排5c和第三通量集中器7c之间。通量集中器7a、7b、7c中的每一个在此分别恰好包围汇流排5a、5b、5c之一和分别所配属的场传感器8a、8b、8c。这在图2中示范性地示出。图2在此示出了详图，在该详图中，第一汇流排5a和第二汇流排5c与所配属的场传感器8a、8b和所配属的通量集中器7a、7b一起被示出。下面更详细地描述基于第一汇流排5a、第一通量集中器7a和第一场传感器8a的电机1的根据本发明的结构。第二汇流排5b、第二场传感器8b和第二通量集中器7a以相应的方式布置。这也适用于第三汇流排5c、第三场传感器8c和第三通量集中器7c。

如图2中还示出的那样，第一汇流排5a在第一通量集中器7a的区域中垂直于测量电路板4延伸。测量电路板4在此邻接第一汇流排5a，其中，在测量电路板4和第一汇流排5a之间优选地只有一个小的间隙，或没有间隙。在第一汇流排5a的背离测量电路板4的一侧，布置有平行于汇流排5a延伸的第一保持元件6a。第一保持元件6a是联接组件3的一部分。于是联接组件3例如表明了三个同心的金属环，其中，汇流排从这些环出发进行延伸。第一绝缘保持元件6a例如单调地成形为具有绝缘环的结构，通过该绝缘环将这些同心环中的两个彼此分开和绝缘。

第一通量集中器7a固定在第一保持元件6a上。在此，本实施方式中的第一通量集中器7a为U形地成形的金属板，其中，该U形位于测量电路板4的平面内，使得第一通量集中器7a包围第一汇流排5a和第一场传感器8a。测量电路板4的一部分和第一场传感器8a因此布置在由第一通量集中器7a形成的“U”的内部。第一通量集中器7a因此具有底部区域，U形区域的两个臂从该底部区域延伸出来。底部区域固定在第一保持元件6a上，其中，第一通量集中器7a固定在第一保持元件6a的一侧，该侧是背离第一汇流排5a的一侧。第一通量集中器7a通过第一保持元件6a与第一汇流排5a隔离。因此，流过第一汇流排5a的电流不能流入第一通量集中器7a中。

在所示的实施方式中，第一通量集中器7a具有两个弯曲部，以便形成期望的U形。在此，通量集中器7a具有两个弯曲部，每个弯曲部具有90°的内角，以便形成U形。然而，在替代的实施方式中，能够不同地选择该角度，其中，80°至110°之间的内角都是有利的。为了能够实现使第一场传感器8a被第一通量集中器7a包围，而测量电路板4不妨碍第一通量集中器7a的布置，测量电路板4就在第一场传感器8a的相对侧分别具有接纳部12a、12b。于是测量电路板4例如具有位于第一场传感器8a的不同侧的第一接纳部12a和第二接纳部12b，其中，U形地成形的第一通量集中器7a的臂延伸到接纳部12a、12b中。在此，U形地成形的第一通量集中器7a的第一臂延伸到第一接纳部12a中，并且U形地成形的第一通量集中器7a的第二臂延伸到第二接纳部12b中。

在本实施方式中，第一通量集中器7a例如由U形地弯曲的板片形成。在替代的设计中，通量集中器7a具有多个堆叠的元件。于是例如第一通量集中器7a由多个堆叠的分别具有U形的板片制成。可选地，通量集中器7a、7b、7c中的每一个都结构相同地设计。于是特别是通量集中器7a、7b、7c中的每一个都被设计为使得通量集中器7a、7b、7c中的每一个都包括多个堆叠的元件。

测量电路板4与通量集中器7a、7b、7c和场传感器8a、8b、8c一起布置在电机1的轴承端盖附件中。测量电路板4因此与所配属的传感机构一起布置在电机的壳体12内。在此，轴承端盖附件11是电机1的一部分，该部分包括轴承端盖2并且在电机1的一部分中延伸，其位于定子9的一侧上，联接组件3也位于该侧上。

因此实现了组件和功能的高度集成，由此例如能够节省现有构件和组件。因此，根据本发明的机器1例如适合于分别以测量值的方式检测流过汇流排5a、5b、5c的电流并提供该测量值。布置在电机1附近的电子设备因此能够紧凑地设计，因为该电子设备不需要测量电子设备来检测流过汇流排5a、5b、5c的电流。因此，这种通常位于电机1外部的测量部件被集成到已经存在的组件中，因此所需工具的数量被最小化并且组装变得容易。场传感器8a、8b、8c在此是基于霍尔效应的电流传感器。

可选地，测量电路板4直接安装到电机1的B轴承端盖上，该B轴承端盖优选地位于逆变器的轴承端盖附件中。汇流排5a、5b、5c以及因此电机相（Motorphasen）相对于汇流排4以90°的角度连接到在电机1上通常存在的联接组件3中。通量集中器7a、7b、7c直接固定在联接组件的塑料保持器中，其特别包括保持元件6a、6b、6c。场传感器8a、8b、8c优选地被SMD焊接并集成在测量电路板4上。

连同上述公开内容在内，还明确参考图1和图2的公开内容。

Claims (10)

1.一种电机（1），其包括：

- 联接组件（3），通过该联接组件接触所述电机（1）的定子（9）；

- 汇流排（5a），通过该汇流排接触所述联接组件（3）；

- 测量电路板（4），该测量电路板在所述联接组件（3）的背离所述定子（9）的一侧上垂直于所述电机（1）的旋转轴线来布置，其中，在所述测量电路板（4）上布置有场传感器（8a）；以及

- 包围所述汇流排（5a）和所述场传感器（8a）的通量集中器（7a）。

2.根据权利要求1所述的电机（1），其中，所述联接组件（3）包括沿着所述汇流排（5a）延伸的绝缘的保持元件（6a），其中，所述保持元件（6a）布置在所述汇流排（5a）和所述通量集中器（7a）之间。

3.根据权利要求2所述的电机（1），其中，所述通量集中器（7a）固定在所述保持元件（6a）上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，所述通量集中器（7a）包括U形地成形的金属板，其中，该U形位于所述测量电路板（4）的平面中，使得所述通量集中器（7a）包围所述汇流排（5a）和所述场传感器（8a）。

5.根据权利要求4所述的电机（1），其中，所述通量集中器（7a）具有两个弯曲部，每个弯曲部分别具有80至110度之间的内角，以便形成U形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，所述通量集中器（7a）包括多个堆叠的元件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，所述测量电路板（4）在所述场传感器（8）的相对侧上分别具有接纳部（12a、12b），其中，所述通量集中器（7a）在所述测量电路板（4）的平面中延伸到所述接纳部（12a、12b）中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，所述汇流排（5a）在所述通量集中器（7a）的区域中垂直于所述测量电路板（4）延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，所述测量电路板布置在所述电机（1）的轴承端盖附件（11）中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电机（1），其中，轴承端盖（2）布置在所述定子（9）和所述联接组件（3）之间。

Images