CN115885460A - 电动旋转机器、用于制造电动旋转机器的方法以及配备有电动旋转机器的驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动旋转机器、一种用于制造电动旋转机器的方法以及一种用于机动车辆的配备有电动旋转机器的驱动系统。电动旋转机器包括转子轴(1)和转子位置传感器装置(10)的布置在转子轴(1)上的转子(11)。电动旋转机器另外还具有静止元件(20)和保持元件(30)，在静止元件上布置有转子位置传感器装置(10)的定子(12)，保持元件机械地固定至静止元件(20)并且保持元件在第一轴向方向(40)上阻碍转子位置传感器装置(10)的定子(12)的平移自由度，其中，转子位置传感器装置(10)的定子(12)的平移自由度在相反的轴向方向(41)上由静止部件(20)阻碍。借助于本申请中提出的电动旋转机器、用于制造电动旋转机器的方法以及驱动系统，提供了下述装置：这些装置允许转子位置传感器装置实现具有最小可能所需安装空间和最低可能重量的低成本布置。
Description
技术领域
本发明涉及电动旋转机器、用于制造电动旋转机器的方法以及用于机动车辆的配备有电动旋转机器的驱动系统。
背景技术
电动驱动机器从现有技术是已知的，并且也越来越多地用于汽车工业。这种机器包括定子和能够相对于定子旋转的转子。转子通常包括转子轴、平衡板、叠片式转子芯和磁体。磁体通常固定在叠片式转子芯中。
为了能够以高精确度对转子的相应角位置或转子的各个部件进行检测，经常使用转子位置传感器，转子位置传感器的转子相对于转子固定地布置。在这种情况下，转子位置传感器的转子通常固定至轴或固定在轴上，轴固定地连接至转子本体。然而，这种类型的布置需要在将转子的各个部件组装在轴上之后进行一定的组装工作。此外，这种设计需要对应量的轴向安装空间。特别地，在较多数量的情况下，必须确保的是，转子位置传感器的转子可以以简单、省时和具有成本效益的方式附接至转子轴或附接在转子轴上，以便保持竞争力。
在配备有转子位置传感器的电动旋转机器的常规实施方式中，比如在配备有电动驱动器的混合动力模块、电动轴或轮毂内，转子位置传感器是旋转变压器。
这种旋转变压器对于电动机器的换向是需要的。
此处，旋转变压器定子通常借助于几个螺纹件固定至电动旋转机器的壳体。
图1和图2示出了转子位置传感器装置10的常规实施方式。图1示出了转子位置传感器装置10，该转子位置传感器装置被设计为外部转子，使得转子11相对于径向内部定子12位于径向外部。在定子12的径向外侧部上，定子具有其中布置有线圈13的区域。
图2示出了转子位置传感器装置10，该转子位置传感器装置被设计为内部转子，使得转子11位于环形定子12的径向内部或位于环形定子的设置有线圈13的区域的径向内部。
对于图1和图2中所示的两个实施方式而言共同的是，定子12具有用于机械地附接定子12的开口36或孔。可以看出的是，这些开口36具有一定的径向空间要求，这使转子位置传感器装置10所需的整体安装空间增加。
由于电动旋转机器内的高度集成度，特别地，当该电动旋转机器被设计为电动轴时，用于所有部件和连接件的安装空间在轴向方向和径向方向上受到严格限制。特别地，实现壳体内部的电动旋转机器的各部件与外部的接触件或连接器的连接涉及增加的构造工作。
发明内容
在此基础上，本发明是基于下述目的：提供一种电动旋转机器、一种用于制造电动旋转机器的方法和一种驱动系统，上述各者允许转子位置传感器装置实现具有最小可能所需安装空间和最低可能重量的低成本布置。
这个目的通过根据权利要求1的电动旋转机器、通过根据权利要求9的用于制造电动旋转机器的方法以及通过根据权利要求10的驱动系统来实现。电动旋转机器的有利实施方式在从属权利要求2至8中给出。
可以以任何在技术上有意义的方式对权利要求的特征进行组合，其中，包括本发明的补充设计的来自以下描述的说明和来自附图的特征也可以用于此目的。
在本发明的上下文中，术语“径向”和“轴向”始终参照电动旋转机器的转子的旋转轴线。
本发明涉及一种电动旋转机器，该电动旋转机器包括转子轴和转子位置传感器装置的布置在转子轴上的转子，其中，电动旋转机器另外还具有静止元件，在静止元件上布置有转子位置传感器装置的定子。此外，电动旋转机器包括保持元件，该保持元件机械地固定至静止元件，并且该保持元件在第一轴向方向上阻碍转子位置传感器装置的定子的平移自由度。转子位置传感器装置的定子的平移自由度在相反的轴向方向上由静止部件阻碍。
特别地，电动旋转机器可以设计为电动轴。电动旋转机器还在转子轴上具有至少一个转子本体，该转子本体包括至少一个叠片式芯和/或磁体。
静止元件可以是电动旋转机器的定子或壳体。
特别地，设置的是，保持元件以可拆卸的方式机械地固定至静止元件。
在电动旋转机器的一个实施方式中，转子位置传感器可以设计为旋转变压器。
转子位置传感器装置的定子借助于保持元件进行定位和固定实现了电动旋转机器在结构方面的具有成本效益的设计，其可以作为简单且省时的组件的一部分进行制造。此外，转子位置传感器装置的定子的布置可以以非常节省空间的方式来实现。
特别地，转子位置传感器装置的定子设计为在其径向外侧部上是筒形的，并且因此不具有固定装置或用于固定的径向突出区域。由于该情况，转子位置传感器装置的这种定子可以在最小可能的适应工作的情况下以简单的方式结合在不同类型的电动旋转机器上或这些电动旋转机器的定子上。
保持元件又能够在其形状和大小上容易地适应相应的限制。
在有利的实施方式中，设置的是，转子位置传感器装置的定子至少在多区域中布置在静止元件的径向形成的肩部中。
这允许转子位置传感器或定子的节省空间的布置，特别是在转子位置传感器或定子布置在电动旋转机器的绕组之外的情况下。由于这种节省空间的布置，该实施方式允许转子位置传感器结合到各种不同的电动旋转机器中。
在这方面，肩部的布置在径向对准平面中的表面可以在相反的轴向方向上阻碍转子位置传感器装置的定子的平移自由度。因此，保持元件与静止元件本身一起实现了对转子位置传感器装置的定子的轴向固定。
此外，肩部的轴向对准筒形表面可以在径向方向上阻碍转子位置传感.器装置的定子的平移自由度。
换言之，转子位置传感器装置的定子配装到由肩部形成的筒形凹部中，使得转子位置传感器装置的定子相对于电动旋转机器的旋转轴线在径向方向上定位并固定，并且因此对中。
特别地，设置的是，保持元件为金属板，该保持元件机械地固定至静止元件，并且该保持元件在多区域中轴向地支承抵靠转子位置传感器装置的定子。保持元件可以借助于螺纹连接件而机械地固定至静止元件。
这意味保持元件被设计为是大致二维的，优选地呈大致圆环的形式。
除了使保持元件支承抵靠转子位置传感器装置的定子以外，在保持元件与转子位置传感器装置的定子之间不需要进一步的机械连接。
此外，在有利的实施方式中，设置的是，保持元件具有至少一个轴向突出部，所述至少一个轴向突出部在轴向方向上的压缩强度低于保持元件在轴向突出部的布置的半径上的挠曲强度。
此处，所述半径是指相对于电动旋转机器的旋转轴线的径向距离。
这种轴向突出部可以特别地形成为精确压花或精确深拉区域。在长形设计的情况下，这种轴向突出部也可以被称为珠状部。这种在轴向上相对更具柔性的突出部具有对静止元件和/或转子位置传感器装置的定子的轴向尺寸和/或组装公差进行补偿的功能，这是因为，在由静止元件与转子位置传感器装置的定子形成的轴向公差链内，在静止元件和定子的轴向尺寸最小的情况下，轴向突出部开始支承抵靠转子位置传感器装置的定子，并且因此将该定子在轴向方向上固定，而在静止元件和定子的轴向尺寸最大的情况下，轴向突出部由于压缩力的作用而变形到保持元件仍可以平贴地支承抵靠静止元件的程度，同时变形的轴向突出部支承抵靠转子位置传感器装置的定子，以便将转子位置传感器装置的定子在轴向方向上固定。
因此，轴向公差补偿可以借助于轴向突出部、特别是围绕周边分布的数个轴向突出部来实现。
这种效果在利用保持元件的轴向作用盘簧效应的情况下增强。
此外，保持元件可以具有第一接合元件，并且转子位置传感器装置的定子可以具有第二接合元件，该第二接合元件在形状和大小方面与第一接合元件大致互补，其中，这两个接合元件彼此处于机械操作性连接，并且因此阻碍转子位置传感器装置的定子围绕转子轴的旋转轴线进行旋转。
特别地，第一接合元件为保持元件的轴向悬垂部，该轴向悬垂部接合在第二接合元件中，第二接合元件形成为转子位置传感器装置的定子上的凹部。
此外，保持元件可以具有径向突出的凸部，该凸部用于实现对静止元件的机械固定。
特别地，这些凸部可以从由保持元件形成的径向内环区域突出。
这些凸部可以具有开口或者甚至孔，通过开口或孔可以实现与静止元件的螺纹连接。与闭合的圆环形状相比，具有径向突出凸部的保持元件的设计使得保持元件的重量减小。
另一方面是一种用于制造电动旋转机器的方法，在该方法中，将转子位置传感器装置的转子布置在转子轴上，将转子位置传感器装置的定子布置在静止元件上，并且将保持元件机械地固定至静止元件，使得保持元件在第一轴向方向上阻碍转子位置传感器装置的定子的平移自由度，并且转子位置传感器装置的定子的平移自由度在相反的轴向方向上由静止元件阻碍。
在这方面，转子位置传感器装置的定子可以布置在静止元件的径向形成的肩部中，使得肩部的布置在径向对准平面中的表面在相反的轴向方向上阻碍转子位置传感器装置的定子的平移自由度，并且以这种方式，保持元件与静止元件本身一起实现了对转子位置传感器装置的定子的轴向固定；并且肩部的轴向对准筒形表面在径向方向上阻碍了转子位置传感器装置的定子的平移自由度。
保持元件可以机械地固定至静止元件、特别地以螺纹的方式固定至静止元件。
保持元件上的一个或更多个轴向突出部可以用于对由静止元件和转子位置传感器装置的定子形成的轴向公差链的轴向公差补偿。
第一接合元件和第二接合元件可以彼此形成机械操作性连接，并且因此阻碍转子位置传感器装置的定子围绕转子轴的旋转轴线进行旋转。
此外，还提供了一种用于机动车辆的驱动系统、特别地是电动轴，该驱动系统包括至少一个所述的电动旋转机器。
附图说明
下面参照示出了优选实施方式的附图针对相关技术背景对上面描述的本发明进行详细说明。本发明绝不受限于纯示意性附图，其中，应当注意的是，附图中所示的示例性实施方式不限于示出的尺寸。在附图中：
图1：示出了设计为外部转子的常规转子位置传感器装置，
图2：示出了设计为内部转子的常规转子位置传感器装置，
图3：示出了设计为外部转子的转子位置传感器装置，
图4：以立体图示出了保持元件，
图5：示出了其上布置有保持元件的转子位置传感器装置，
图6：以截面图示出了在组装期间电动旋转机器的具有转子位置传感器装置的局部区域，
图7：以截面图示出了在组装之后电动旋转机器的具有转子位置传感器装置的局部区域，
图8：以从外部观察的视图示出了电动旋转机器的局部区域，
图9：示出了具有第二接合元件的转子位置传感器装置，
图10：以立体图示出了另一实施方式中的保持元件，
图11：示出了其上布置有另一实施方式的保持元件的转子位置传感器装置，
图12：以截面图示出了在组装期间电动旋转机器的具有转子位置传感器装置的局部区域，
图13：以截面图示出了在组装之后电动旋转机器的具有转子位置传感器装置的局部区域，
图14：以从外部观察的视图示出了电动旋转机器的局部区域。
具体实施方式
为了说明现有技术，已经讨论了图1和图2。
图3示出了转子位置传感器装置10，该转子位置传感器装置被设计为内部转子，因此使得转子位置传感器装置10的转子11布置在转子位置传感器装置10的定子12的径向内部并且还布置在定子的线圈13的径向内部。
如图4中所示的，保持元件30用于对转子位置传感器装置10进行定位和固定。
该保持元件30被设计为大致环形的形状，并且具有围绕其周边均匀分布的用于机械固定的多个开口36。此外，保持元件还包括围绕周边均匀分布的轴向突出部32。
图5示出了转子位置传感器装置10的轴向视图，转子位置传感器装置的定子12在多区域中由保持元件30覆盖。
图6以截面图示出了在组装保持元件30之前电动旋转机器的局部区域。
此处可以看到的是，存在电动旋转机器的转子轴1，通过旋转轴承3安装的该转子轴能够围绕旋转轴线2旋转。
旋转轴承3由静止元件20上的中间元件4支承，该静止元件特别地可以是电动旋转机器的定子12，或者也可以是电动旋转机器的壳体。
转子位置传感器装置10的转子11坐置在转子轴1上。转子位置传感器装置10的定子12以部分区域布置在静止元件20的肩部21中。该肩部21被设计为大致筒形的形状，使得肩部具有布置在径向对准平面中的表面22和轴向对准的筒形表面23。
定子12径向地支承在轴向对准的筒形表面23上，并且因此同时相对于旋转轴线2对中。
为了组装保持元件30，保持元件沿所示的组装方向50安置成轴向地抵靠静止元件20并且也抵靠转子位置传感器装置10的定子12。
在图7中示出了该状态。可以看到的是，保持元件30平贴地支承抵靠静止元件20并且还抵靠定子12。
保持元件30阻碍定子12在第一轴向方向40上的平移自由度。在相反的轴向方向41上，定子12的平移自由度由静止元件20所阻碍。
保持元件30的这个位置也可以在图8的立体图中看到。现在可以通过开口36实现螺纹连接，螺纹连接将保持元件30固定至静止元件20。
图9至图14示出了替代性实施方式中的转子位置传感器装置10以及保持元件30。
图9示出，转子位置传感器装置10的定子12在定子的径向外侧部14上具有呈凹部形式的第二接合元件15。
图10中所示的保持元件30包括被设计为轴向悬垂部的第一接合元件34。第一接合元件34被设计成轴向地接合第二接合元件15，由此防止转子位置传感器装置10的定子12相对于保持元件30进行相对旋转运动。
此外，可以在图10中看到的是，此处所示的实施方式中的保持元件30具有从径向内环区域31向外径向突出的凸部35。这些凸部35中的每个凸部中形成有开口36和轴向突出部32。
图11示出了配备有图10中所示的保持元件30的转子位置传感器装置10。
与图6相同，图12以截面图示出了在组装该另一实施方式的保持元件30之前电动旋转机器的局部区域。此处，在保持元件30上可以看到多个第一接合元件34。此处，还设置的是，保持元件30沿所示的组装方向50安置成抵靠定子12和静止元件20。
图13示出了组装的状态。此处，示出的是，保持元件30的轴向突出部32已经由于保持元件30相对于静止元件20的支承抵靠和固定而在轴向方向上略微地变形。
轴向突出部32用于对由定子12和静止元件20形成的公差链中的公差进行补偿。当定子12和/或静止元件20的轴向尺寸较小时，轴向突出部32基本上不受轴向长度变化的影响。
然而，如果定子12和/或静止元件20在它们的公差内具有最大的轴向尺寸，则轴向突出部设计成通过变形来补偿该差异，使得最终确保的是，无论实际轴向尺寸如何，当保持元件30支承抵靠静止元件20时，保持元件30还支承抵靠转子位置传感器装置10的定子12，并且因此在第一轴向方向40上阻碍定子12的平移自由度。
在相反的轴向方向41上，定子12由静止元件20阻碍。
图14以从外部观察的视图示出了这种状态。此处还可以看到的是，螺纹连接件37穿过实现在凸部35中的开口36，螺纹连接件用于将保持元件30固定至静止元件20。
借助于本申请中提出的电动旋转机器、用于制造电动旋转机器的方法以及驱动系统，提供了下述装置：这些装置允许转子位置传感器装置实现具有最小可能所需安装空间和最低可能重量的低成本布置。
附图标记列表
1 转子轴
2 旋转轴线
3 旋转轴承
4 中间元件
10 转子位置传感器装置
11 转子
12 定子
13 线圈
14 径向外侧部
15 第二接合元件
20 静止元件
21 肩部
22 布置在径向对准平面上的表面
23 轴向对准筒形表面
30 保持元件
31 环形区域
32 轴向突出部
34 第一接合元件
35 径向突出的凸部
36 开口
37 螺纹连接件
40 第一轴向方向
41 相反的轴向方向
50 组装方向
Claims (10)
1.一种电动旋转机器，包括转子轴(1)和转子位置传感器装置(10)的布置在所述转子轴(1)上的转子(11)，其中，所述电动旋转机器另外还具有静止元件(20)和保持元件(30)，所述静止元件上布置有所述转子位置传感器装置(10)的定子(12)，所述保持元件机械地固定至所述静止元件(20)并且所述保持元件在第一轴向方向(40)上阻碍所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度，其中，所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度在相反的轴向方向(41)上由所述静止部件(20)阻碍。
2.根据权利要求1所述的电动旋转机器，其特征在于，所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)至少在多区域中布置在所述静止元件(20)的径向形成的肩部(21)中。
3.根据权利要求2所述的电动旋转机器，其特征在于，所述肩部(21)的布置在径向对准平面中的表面(22)在所述相反的轴向方向(41)上阻碍所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度。
4.根据权利要求2和3中的任一项所述的电动旋转机器，其特征在于，所述肩部(21)的轴向对准筒形表面(23)在径向方向上阻碍所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电动旋转机器，其特征在于，所述保持元件(30)是金属板，所述保持元件机械地固定至静止元件(20)，并且所述保持元件在多区域中轴向地支承抵靠所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电动旋转机器，其特征在于，所述保持元件(30)具有至少一个轴向突出部(32)，所述至少一个轴向突出部在所述轴向方向上的压缩强度低于所述保持元件(30)在所述轴向突出部(32)的布置的半径上的挠曲强度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电动旋转机器，其特征在于，所述保持元件(30)具有第一接合元件(34)，并且所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)具有第二接合元件(15)，所述第二接合元件在形状和大小方面与所述第一接合元件(34)基本上互补，其中，这两个接合元件(34、15)彼此处于机械操作性连接，并且因此阻碍所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)围绕所述转子轴(1)的旋转轴线进行旋转。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的电动旋转机器，其特征在于，所述保持元件(30)具有径向突出的凸部(35)，所述径向突出的凸部用于实现与所述静止元件(20)的机械固定。
9.一种用于制造电动旋转机器的方法，在所述方法中：
-将转子位置传感器装置(10)的转子(11)布置在转子轴(1)上，
-将所述转子位置传感器装置(10)的定子(12)布置在静止元件(20)上，
-将保持元件(30)机械地固定至所述静止元件(20)，使得所述保持元件(30)在第一轴向方向(40)上阻碍所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度，并且所述转子位置传感器装置(10)的所述定子(12)的平移自由度在相反的轴向方向(41)上由所述静止元件(20)阻碍。
10.一种用于机动车辆的驱动系统，所述驱动系统包括至少一个根据权利要求1至8中的任一项所述的电动旋转机器。
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