DE102016208767A1

DE102016208767A1 - Magnetic field sensor module and electrical machine

Info

Publication number: DE102016208767A1
Application number: DE102016208767.3A
Authority: DE
Inventors: Armin Schmidbauer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Magnetfeldaufnehmermodul (1) zur sensorgesteuerten Kommutierung einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor, das Magnetfeldaufnehmermodul (1) aufweisend eine Längsachse (2), einen Träger (3) und an dem Träger (3) angeordnete Magnetfeldaufnehmer (4, 5, 6), bei dem die Magnetfeldaufnehmer (4, 5, 6) vorgespannte Hallsensoren sind, und elektrische Maschine aufweisend einen Stator und einen Rotor mit einer Drehachse, wobei die elektrische Maschine statorseitig ein derartiges Magnetfeldaufnehmermodul (1) und rotorseitig einen Geber zur Modulation einer magnetischen Flussdichte bei Drehung des Rotors aufweist.Magnetic field sensor module (1) for sensor-controlled commutation of an electric machine with a stator and a rotor, the magnetic field sensor module (1) comprising a longitudinal axis (2), a carrier (3) and magnetic field sensors (4, 5, 6) arranged on the carrier (3) in which the magnetic field pickups (4, 5, 6) are pre-stressed Hall sensors, and electric machines comprising a stator and a rotor with a rotation axis, wherein the electric machine stator such a Magnetfeldaufnehmermodul (1) and the rotor side a generator for the modulation of a magnetic flux density Having rotation of the rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetfeldaufnehmermodul zur sensorgesteuerten Kommutierung einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor, das Magnetfeldaufnehmermodul aufweisend eine Längsachse, einen Träger und an dem Träger angeordnete Magnetfeldaufnehmer. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine aufweisend einen Stator und einen Rotor mit einer Drehachse.The invention relates to a magnetic field sensor module for sensor-controlled commutation of an electric machine with a stator and a rotor, the magnetic field sensor module having a longitudinal axis, a carrier and arranged on the support magnetic field sensor. Moreover, the invention relates to an electric machine comprising a stator and a rotor having a rotation axis.

Aus der DE 10 2007 000 446 A1 ist ein bürstenloser Motor bekannt mit einem Stator, der bei Empfang eines elektrischen Stroms erregt wird, einem Rotor, der einen Rotormagneten aufweist und gedreht wird, wenn der Rotormagnet ein durch den Stator erzeugtes Magnetfeld empfängt, einem Treiber, der den elektrischen Strom dem Stator zuführt, und einer Rotationserfassungsvorrichtung, die von dem Treiber zu dem Rotor hin herausragt und dem Rotormagneten gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Rotationserfassungsvorrichtung die Rotation des Rotors auf der Grundlage eines durch den Rotormagneten erzeugten Magnetfelds erfasst.From the DE 10 2007 000 446 A1 For example, a brushless motor is known with a stator that is energized upon receiving an electric current, a rotor having a rotor magnet and rotated when the rotor magnet receives a magnetic field generated by the stator, a driver that supplies the electric current to the stator and a rotation detecting device protruding from the driver toward the rotor and disposed opposite to the rotor magnet, the rotation detecting device detecting the rotation of the rotor based on a magnetic field generated by the rotor magnet.

Aus der DE 10 2009 045 505 A1 ist ein elektromotorischer Aktuator bekannt, mit einem Elektromotor, einer Sensorik zur Erfassung der Drehung eines Läufers des Elektromotors, einer Elektronik zum Steuern und/oder Regeln des Elektromotors und einer Mechanik zur Übertragung bzw. Umsetzung einer Drehung des Läufers des Elektromotors in eine translatorische und/oder rotatorische Stellbewegung eines vom Aktuator betätigbaren Stellglieds, bei dem der Elektromotor als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist, der zusammen mit der Sensorik und der Elektronik in einem gemeinsamen Gehäuse positioniert ist, wobei die Sensorik zumindest zwei digitale Hallsensoren umfasst. Wenn ein Lagerschild ein von den digitalen Hallsensoren zu detektierendes Magnetfeld des Läufers des bürstenlosen Elektromotors verdeckt und dem Läufer ein zwischen dem Lager und den Hallsensoren positioniertes Magnetgeberrad zugeordnet ist, erfassen die Hallsensoren das Magnetfeld des Magnetgeberrads, um die Lage des Läufers mittelbar zu bestimmen.From the DE 10 2009 045 505 A1 an electromotive actuator is known, with an electric motor, a sensor for detecting the rotation of a rotor of the electric motor, an electronics for controlling and / or regulating the electric motor and a mechanism for transmitting or implementing a rotation of the rotor of the electric motor in a translational and / or rotary adjusting movement of an actuatable by the actuator actuator, wherein the electric motor is designed as a brushless electric motor, which is positioned together with the sensor and the electronics in a common housing, wherein the sensor comprises at least two digital Hall sensors. When a bearing shield obscures a magnetic field of the rotor of the brushless electric motor to be detected by the digital Hall sensors and the rotor is assigned a magnetic encoder wheel positioned between the bearing and the Hall sensors, the Hall sensors detect the magnetic field of the magnetic encoder wheel to indirectly determine the position of the rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Magnetfeldaufnehmermodul baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte elektrische Maschine baulich und/oder funktional zu verbessern.The object of the invention is to constructively and / or functionally improve an aforementioned magnetic field sensor module. In addition, the invention has the object, structurally and / or functionally improve an aforementioned electric machine.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Magnetfeldaufnehmermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved with a magnetic field sensor module having the features of claim 1.

Das Magnetfeldaufnehmermodul dient dazu, eine Rotorposition und/oder eine Rotordrehzahl zu erfassen. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann eine balkenartige Form aufweisen. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann eine Breite, eine Höhe und eine Länge aufweisen, wobei die Länge ein Mehrfaches der Breite und/oder der Höhe beträgt. Die Längsachse kann sich entlang der Länge des Magnetfeldaufnehmermoduls erstrecken. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann senkrecht zur Längsachse einen viereckigen Querschnitt aufweisen. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann eine Signalaufnahmeseite und eine Rückseite aufweisen.The magnetic field sensor module serves to detect a rotor position and / or a rotor speed. The magnetic field receiving module may have a bar-like shape. The magnetic field sensor module may have a width, a height and a length, wherein the length is a multiple of the width and / or the height. The longitudinal axis may extend along the length of the magnetic field receiving module. The magnetic field recording module can have a quadrangular cross-section perpendicular to the longitudinal axis. The magnetic field sensor module may have a signal receiving side and a rear side.

Der Träger kann einstückig hergestellt sein. Der Träger kann aus mehreren miteinander verbundenen Teilen hergestellt sein. Der Träger kann aus einem Kunststoff hergestellt sein. Der Träger kann aus einem duroplastischen Kunststoff hergestellt sein. Der Träger kann aus einem spritzfähigen Kunststoff hergestellt sein. Der Träger kann aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein.The carrier may be made in one piece. The carrier may be made of a plurality of interconnected parts. The carrier may be made of a plastic. The carrier may be made of a thermosetting plastic. The carrier can be made of a sprayable plastic. The carrier may be made of a thermoplastic.

Das Magnetfeldaufnehmermodul kann für jede Phase der elektrischen Maschine einen Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann drei Magnetfeldaufnehmer aufweisen.The magnetic field sensor module can have a magnetic field sensor for each phase of the electrical machine. The magnetic field sensor module can have three magnetic field sensors.

Die vorgespannten Hallsensoren können jeweils ein Hallsensorelement und einen Permanentmagnet aufweisen. Die Hallsensorelemente und die Permanentmagnete können miteinander jeweils fest verbunden sein. Die Hallsensorelemente und der Permanentmagnet können miteinander jeweils kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Die Hallsensorelemente können jeweils eine Signalaufnahmeseite und eine Rückseite aufweisen. Die Permanentmagnete können jeweils an den Rückseiten der Hallsensorelemente angeordnet sein. Die Hallsensorelemente können jeweils eine plattenartige Form aufweisen. Die Hallsensoren können diskrete Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können integrierte Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können laterale Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können vertikale Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können 3D-Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können Gradienten-Hallsensoren sein. Die Hallsensoren können jeweils ein Sensorelementträger aufweisen. Die Hallsensoren können jeweils elektrische Kontakte zum Kontaktieren der Hallsensorelemente aufweisen. Die Hallsensoren können jeweils ein Sensorgehäuse aufweisen.The biased Hall sensors may each have a Hall sensor element and a permanent magnet. The Hall sensor elements and the permanent magnets can be firmly connected to each other. The Hall sensor elements and the permanent magnet can each be non-positively, positively and / or materially connected. The Hall sensor elements may each have a signal receiving side and a rear side. The permanent magnets can each be arranged on the rear sides of the Hall sensor elements. The Hall sensor elements may each have a plate-like shape. The Hall sensors can be discrete Hall sensors. The Hall sensors can be integrated Hall sensors. The Hall sensors can be lateral Hall sensors. The Hall sensors can be vertical Hall sensors. The Hall sensors can be 3D Hall sensors. The Hall sensors may be gradient Hall sensors. The Hall sensors may each have a sensor element carrier. The Hall sensors may each have electrical contacts for contacting the Hall sensor elements. The Hall sensors may each have a sensor housing.

Die Hallsensoren können in einer Reihe angeordnet sein. Die Hallsensoren können in Erstreckungsrichtung der Längsachse nebeneinander angeordnet sein. Die Hallsensoren können voneinander beabstandet angeordnet sein. Die Hallsensoren können voneinander gleichmäßig beabstandet angeordnet sein. Die Hallsensoren können gleich ausgerichtet angeordnet sein.The Hall sensors can be arranged in a row. The Hall sensors may be arranged side by side in the extension direction of the longitudinal axis. The Hall sensors can be arranged at a distance from each other. The Hall sensors can be evenly spaced from each other be arranged. The Hall sensors can be arranged aligned.

Der Träger kann eine Längsachse aufweisen. Die Längsachse kann sich entlang der Länge des Trägers erstrecken. Die Längsachse des Magnetfeldaufnehmermoduls und die Längsachse des Trägers können einander entsprechen. Der Träger kann ein gemeinsames Gehäuse für die Magnetfeldaufnehmer bilden. Der Träger kann eine gebogene Form aufweisen. Die Längsachse des Trägers kann gebogen sein. Der Träger kann eine gerade Form aufweisen. Die Längsachse des Trägers kann gerade sein. Der Träger kann wenigstens einen Aufnahmeraum für die Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der wenigstens eine Aufnahmeraum kann zu der Signalaufnahmeseite des Magnetfeldaufnehmermoduls hin geöffnet sein. Der wenigstens eine Aufnahmeraum kann zu der Rückseite des Magnetfeldaufnehmermoduls hin geschlossen sein. Der Träger kann für jeden Magnetfeldaufnehmer einen Aufnahmeraum aufweisen. Der Träger kann einen gemeinsamen Aufnahmeraum für mehrere Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der Träger kann einen gemeinsamen Aufnahmeraum für alle Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der Träger kann wenigstens einen Befestigungsabschnitt zur statorseitigen Befestigung aufweisen. Der Träger kann ein erstes Ende und ein dem ersten Ende axiale gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen. Der wenigstens eine Befestigungsabschnitt kann an einem Ende angeordnet sein. An jedem der Enden kann wenigstens ein Befestigungsabschnitt angeordnet sein. Der wenigstens eine Befestigungsabschnitt kann als Loch ausgeführt sein.The carrier may have a longitudinal axis. The longitudinal axis may extend along the length of the carrier. The longitudinal axis of the Magnetfeldaufnehmermoduls and the longitudinal axis of the carrier may correspond to each other. The carrier may form a common housing for the magnetic field sensor. The carrier may have a curved shape. The longitudinal axis of the carrier may be bent. The carrier may have a straight shape. The longitudinal axis of the carrier may be straight. The carrier may have at least one receiving space for the magnetic field sensors. The at least one accommodating space may be opened to the signal receiving side of the magnetic field receiving module. The at least one receiving space may be closed to the back of the Magnetfeldaufnehmermoduls out. The carrier may have a receiving space for each magnetic field sensor. The carrier may have a common receiving space for a plurality of magnetic field sensors. The carrier may have a common receiving space for all magnetic field sensors. The carrier may have at least one attachment portion for stator attachment. The carrier may have a first end and an opposite second end opposite the first end. The at least one attachment portion may be disposed at one end. At each of the ends, at least one attachment portion may be arranged. The at least one attachment portion may be designed as a hole.

Der Träger kann zunächst baulich gesondert hergestellt sein. Der Träger kann nachfolgend mit den Magnetfeldaufnehmern bestückt sein. Der Träger kann durch Umspritzen der Magnetfeldaufnehmer hergestellt sein. Der Träger kann in einem Spritzverfahren hergestellt sein. Der Träger kann in einem Pressverfahren hergestellt sein.The carrier may initially be made separately structurally. The carrier may subsequently be equipped with the magnetic field sensors. The carrier can be produced by encapsulation of the magnetic field sensor. The carrier may be manufactured by a spraying process. The carrier can be produced in a pressing process.

Das Magnetfeldaufnehmermodul kann einen einzigen Anschlussabschnitt zum gemeinsamen elektrischen Anschließen der Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der Anschlussabschnitt kann mehrere elektrische Kontakte aufweisen. Der Anschlussabschnitt kann elektrische Kontakte zum Kontaktieren aller Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der Anschlussabschnitt kann zu den Magnetfeldaufnehmern symmetrisch angeordnet sein. Der Anschlussabschnitt kann zu den Magnetfeldaufnehmern asymmetrisch angeordnet sein.The magnetic field sensor module may have a single connection section for the common electrical connection of the magnetic field sensors. The connection section may have a plurality of electrical contacts. The connection section may have electrical contacts for contacting all magnetic field sensors. The connection section can be arranged symmetrically to the magnetic field sensors. The connection section can be arranged asymmetrically with respect to the magnetic field sensors.

Das Magnetfeldaufnehmermodul kann dicht ausgeführt sein. Die Magnetfeldaufnehmer können in dem Träger dicht angeordnet sein. Der Anschlussabschnitt kann gedichtet sein.The magnetic field sensor module can be made tight. The magnetic field sensors can be arranged tightly in the carrier. The connection section can be sealed.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.In addition, the object underlying the invention is achieved with an electric machine having the features of claim 1.

Die elektrische Maschine kann als Motor betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann als Generator betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann bürstenlos sein. Die elektrische Maschine kann ein Gleichstrommotor sein. Die elektrische Maschine kann ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. Die elektrische Maschine kann sensorgesteuert kommutiert sein. Die elektrische Maschine kann abhängig von einer Rotorposition, einer Rotordrehzahl und/oder einem Drehmoment kommutierbar sein. Die elektrische Maschine kann als Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs dienen. Die elektrische Maschine kann als Antriebsmaschine eines Elektrokraftfahrzeugs dienen. Die elektrische Maschine kann als Antriebsmaschine eines Hybridelektrokraftfahrzeugs dienen.The electric machine can be operated as a motor. The electric machine can be operated as a generator. The electric machine can be brushless. The electric machine may be a DC motor. The electric machine may be a brushless DC motor. The electric machine can be commutated by a sensor. The electric machine can be commutated depending on a rotor position, a rotor speed and / or a torque. The electric machine can serve as a drive machine of a motor vehicle. The electric machine can serve as a drive machine of an electric motor vehicle. The electric machine may serve as a prime mover of a hybrid electric vehicle.

Die elektrische Maschine kann ein Gehäuse aufweisen. Der Stator kann fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Der Rotor kann einen Durchmesser von ca. 200 mm bis ca. 300 mm aufweisen. Der Rotor kann in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Die elektrische Maschine kann eine Lagereinrichtung zur drehbaren Lagerung des Rotors in dem Gehäuse aufweisen. Die elektrische Maschine kann mehrere elektrische Spulen aufweisen. Die elektrische Maschine kann mehrere elektrische Spulen aufweisen. Die Spulen können statorseitig angeordnet sein. Die elektrische Maschine kann mehrere elektrische Phasen aufweisen. Die elektrische Maschine kann drei Phasen aufweisen. Jede der Spulen kann einer Phase zugeordnet sein. Jeder der Phasen kann eine Spule zugeordnet sein. Jeder der Phasen können mehrere Spulen zugeordnet sein. Mehrere einer Phase zugeordnete Spulen können eine entsprechende Anzahl Teilmaschinen bilden. Die Spulen können fortlaufend phasenwechselnd angeordnet sein. Die Spulen können entsprechend ihrer Phasenzugehörigkeit zeitlich versetzt ansteuerbar sein, um ein Drehfeld zu bewirken.The electric machine may have a housing. The stator can be firmly connected to the housing. The rotor can have a diameter of about 200 mm to about 300 mm. The rotor may be rotatably mounted in the housing. The electric machine may have a bearing device for rotatably supporting the rotor in the housing. The electric machine may have a plurality of electric coils. The electric machine may have a plurality of electric coils. The coils can be arranged on the stator side. The electric machine may have a plurality of electrical phases. The electric machine can have three phases. Each of the coils can be assigned to a phase. Each of the phases may be associated with a coil. Each of the phases may be associated with multiple coils. Several coils associated with a phase may form a corresponding number of sub-machines. The coils can be arranged continuously in phase. The coils can be driven offset in time according to their phase membership, to effect a rotating field.

Das Magnetfeldaufnehmermodul kann mit dem Stator fest verbunden sein. Der Geber kann mit dem Rotor drehfest verbunden sein. Das Magnetfeldaufnehmermodul und der Geber können zur Signalerzeugung zueinander angeordnet sein. Der Geber kann ohne Permanentmagnete ausgeführt sein. Der Geber kann aus einem Material hergestellt sein, das zum Ablenken magnetischer Feldlinien der Magnete der vorgespannten Hallsensoren geeignet ist. Der Geber kann aus einem Eisenmetall hergestellt sein.The magnetic field sensor module can be fixedly connected to the stator. The encoder can be rotatably connected to the rotor. The magnetic field sensor module and the encoder can be arranged to generate signals to each other. The encoder can be designed without permanent magnets. The encoder may be made of a material suitable for deflecting magnetic field lines of the magnets of the biased Hall sensors. The encoder can be made of a ferrous metal.

Der Geber kann scheibenförmig oder ringscheibenförmig ausgeführt sein. Der Geber kann in Umfangsrichtung abwechselnd Ausnehmungen und Stege aufweisen. Die Ausnehmungen können jeweils wenigstens einen in radialer Richtung verlaufenden Randabschnitt aufweisen. Die Ausnehmungen können jeweils einen umlaufenden Rand aufweisen. Die Ausnehmungen können als Löcher ausgeführt sein. Die Ausnehmungen können in einem Stanzverfahren hergestellt sein. Der Geber kann eine einer Anzahl von Teilmaschinen entsprechende Anzahl Ausnehmungen und/oder Stege aufweisen. Die Ausnehmungen und/oder Stege können voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sein.The encoder can be disc-shaped or annular disc-shaped. The encoder may alternately have recesses and webs in the circumferential direction. The recesses can each have at least one edge portion extending in the radial direction. The recesses may each have a peripheral edge. The recesses may be designed as holes. The recesses can be produced in a stamping process. The encoder may have a number of sub-machines corresponding number of recesses and / or webs. The recesses and / or webs may be equally spaced from each other in the circumferential direction.

Die Abstände zwischen den Hallsensoren des Magnetfeldaufnehmermoduls und die Abstände der Ausnehmungen und/oder Stege können aufeinander abgestimmt sein. Die Abstände zwischen den Hallsensoren können den Abständen der Ausnehmungen und/oder Stege dividiert durch die Anzahl der Phasen entsprechen. Die Abstände zwischen den Hallsensoren können geringfügig vergrößert sein, um eine Justagemöglichkeit in Richtung größerer Abstände zu erweitern.The distances between the Hall sensors of the magnetic field recording module and the distances of the recesses and / or webs can be matched to one another. The distances between the Hall sensors may correspond to the distances of the recesses and / or webs divided by the number of phases. The distances between the Hall sensors can be slightly increased in order to extend an adjustment option in the direction of greater distances.

Das Magnetfeldaufnehmermodul kann durch angepasste Ausrichtung bezüglich des Gebers justiert sein. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann mit seiner Längsachse in Richtung einer Umfangsrichtung der elektrischen Maschine verdreht sein, um einen wirksamen Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern zu vergrößern. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann mit seiner Längsachse in Umfangsrichtung ausgerichtet sein, um einen maximalen wirksamen Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern zu erreichen. Das Magnetfeldaufnehmermodul kann mit seiner Längsachse in eine radiale Richtung der elektrischen Maschine verdreht sein, um einen wirksamen Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern zu verringern.The magnetic field sensor module can be adjusted by adapted alignment with respect to the encoder. The magnetic field sensor module can be rotated with its longitudinal axis in the direction of a circumferential direction of the electric machine in order to increase an effective distance between the magnetic field sensors. The magnetic field sensor module can be aligned with its longitudinal axis in the circumferential direction in order to achieve a maximum effective distance between the magnetic field sensors. The magnetic field sensor module may be rotated with its longitudinal axis in a radial direction of the electric machine in order to reduce an effective distance between the magnetic field sensors.

Soweit nicht anders angegeben oder es sich aus dem Zusammenhang nicht anders ergibt, beziehen sich die Angaben „axial”, „radial” und „in Umfangsrichtung” auf eine Erstreckungsrichtung der Drehachse. „Axial” entspricht dann einer Erstreckungsrichtung der Drehachse. „Radial” ist dann eine zur Erstreckungsrichtung der Drehachse senkrechte und sich mit der Drehachse schneidende Richtung. „In Umfangsrichtung” entspricht dann einer Kreisbogenrichtung um die Drehachse.Unless stated otherwise or not otherwise determined from the context, the statements "axially", "radially" and "in the circumferential direction" refer to an extension direction of the axis of rotation. "Axial" then corresponds to an extension direction of the axis of rotation. "Radial" is then a direction perpendicular to the direction of extension of the axis of rotation and intersecting with the axis of rotation direction. "In the circumferential direction" then corresponds to a circular arc direction about the axis of rotation.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Rotorlagesensor. Es werden vorgespannte Hallsensoren eingesetzt. Es kann ein magnetisch leitender Metallgeber sensiert werden, in den entsprechend einer Anzahl von Teilmaschinen entsprechend viele Fenster und Stege eingebracht sind. Die Sensoren können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Eine Kontaktierung der Sensoreinheit kann an einer Stelle konzentriert sein. Der Sensor kann für verschiedene Maschinen verwendet werden, eine Adaption kann durch Drehung der Anordnung, entweder fix je Maschine oder, justierbar, erfolgen. Ein Schalten kann durch einen Übergang von Steg zur Lücke verursacht werden, der über eine aktive Zone jedes einzelnen Sensors streicht. Durch eine Drehung des gesamten Gehäuses kann eine Verkürzung eines wirksamen Abstandes von Hallzellen bewirkt werden, eine Adaption an andere Maschinen, bzw. andere Montageradien ist somit möglich.In summary, in other words, the invention thus provides, among other things, a rotor position sensor. Preloaded Hall sensors are used. It can be sensed a magnetically conductive metal encoder, in which a corresponding number of windows and webs are introduced according to a number of sub-machines. The sensors can be accommodated in a common housing. A contacting of the sensor unit may be concentrated in one place. The sensor can be used for various machines, an adaptation can be done by rotation of the arrangement, either fixed per machine or, adjustable. Switching may be caused by a bridge-to-gap transition sweeping across an active zone of each individual sensor. By a rotation of the entire housing a shortening of an effective distance of Hall cells can be effected, an adaptation to other machines, or other mounting radiuses is thus possible.

Mit der Erfindung sind elektrische Schaltsignale mit verringerter Toleranz erzeugbar. Es werden Bauraumvorteile erreicht. Ein Aufwand, wie Kostenaufwand, wird reduziert. Rotorseitige Permanentmagnete können entfallen. Sensoren können mit geringer Anordnungstoleranz zueinander angeordnet werden. Ein elektrischer Anschluss ist vereinfacht. Eine Dichtung ist vereinfacht. Eine Variabilität ist erhöht. Eine Anpassbarkeit an unterschiedliche elektrische Maschinen ist ermöglicht oder vereinfacht. Eine Justierbarkeit ist ermöglicht oder vereinfacht.With the invention, electrical switching signals can be generated with reduced tolerance. It will be achieved space advantages. An effort, such as cost, is reduced. Rotor-side permanent magnets can be omitted. Sensors can be arranged with little arrangement tolerance to each other. An electrical connection is simplified. A seal is simplified. Variability is increased. Adaptability to different electrical machines is possible or simplified. An adjustability is possible or simplified.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of these embodiments may represent general features of the invention. Features associated with other features of these embodiments may also constitute individual features of the invention.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:They show schematically and by way of example:

1 ein Magnetfeldaufnehmermodul eines sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors mit einem Träger und drei vorgespannten Hallsensoren, 1 a magnetic field sensor module of a sensor-controlled brushless three-phase DC motor with a carrier and three biased Hall sensors,

2 einen Geber eines sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors mit sechzehn Teilmaschinen, 2 a sensor of a sensor-controlled brushless three-phase DC motor with sixteen sub-machines,

3 einen Geber eines sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors mit sechzehn Teilmaschinen mit nach radial innen versetzten Ausnehmungen und Stegen und 3 a sensor of a sensor-controlled brushless three-phase DC motor with sixteen sub-machines with radially inwardly offset recesses and webs and

4 einen Geber eines sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors mit sechzehn Teilmaschinen mit weiter nach radial innen versetzten Ausnehmungen und Stegen 4 a sensor of a sensor-controlled brushless three-phase DC motor with sixteen sub-machines with further radially inwardly offset recesses and webs

5 einen Geber eines sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors mit zwölf Teilmaschinen. 5 a sensor of a sensor-controlled brushless three-phase DC motor with twelve sub-machines.

1 zeigt ein Magnetfeldaufnehmermodul 1 eines hier nicht näher dargestellten sensorgesteuerten bürstenlosen dreiphasigen Gleichstrommotors. Der Gleichstrommotor weist einen Stator, einen Rotor und ein Gehäuse auf. Der Stator ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Der Rotor ist in dem Gehäuse drehbar gelagert. Der Gleichstrommotor weist Lager zur drehbaren Lagerung des Rotors in dem Gehäuse auf. Der Gleichstrommotor weist vorliegend achtundvierzig elektrische Spulen auf. Die Spulen sind statorseitig fest angeordnet. Die elektrische Maschine weist vorliegend drei elektrische Phasen auf. Jeweils sechszehn der achtundvierzig Spulen sind einer Phase zugeordnet. Der Gleichstrommotor weist damit vorliegend sechszehn Teilmaschinen auf. Die Spulen sind entlang eines Umfangs des Gleichstrommotors fortlaufend phasenwechselnd angeordnet. Auf eine Spule der ersten Phase folgt eine Spule der zweiten Phase, es folgt eine Spule der dritten Phase, es folgt eine Spule der ersten Phase, u. s. w. Die Spulen sind entsprechend ihrer Phasenzugehörigkeit zeitlich versetzt ansteuerbar, um ein Drehfeld zu bewirken. Zunächst werden alle Spulen der ersten Phase angesteuert, nachfolgend alle Spulen der zweiten Phase, alle Spulen der dritten Phase, alle Spulen der ersten Phase, u. s. w. Der Gleichstrommotor dient als Antriebsmotor für ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridelektrokraftfahrzeug. 1 shows a magnetic field pickup module 1 one not shown here sensor-controlled brushless three-phase DC motor. The DC motor has a stator, a rotor and a housing. The stator is firmly connected to the housing. The rotor is rotatably mounted in the housing. The DC motor has bearings for rotatably supporting the rotor in the housing. The DC motor has forty-eight electric coils in the present case. The coils are fixedly arranged on the stator. In the present case, the electrical machine has three electrical phases. Sixteen of the forty-eight coils each are assigned to a phase. The DC motor thus has sixteen sub-machines in the present case. The coils are arranged continuously in phase along a circumference of the DC motor. A coil of the first phase is followed by a coil of the second phase, followed by a coil of the third phase, followed by a coil of the first phase, etc. The coils can be driven offset in time according to their phase membership to effect a rotating field. First, all coils of the first phase are driven, subsequently all coils of the second phase, all coils of the third phase, all coils of the first phase, etc. The DC motor serves as a drive motor for an electric motor vehicle or a hybrid electric motor vehicle.

Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 dient dazu, eine Rotorposition und/oder eine Rotordrehzahl zu erfassen. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 dient zur statorseitigen festen Anordnung. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 weist eine balkenartige Form auf. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 weist eine Längsachse 2, einen Träger 3 und für die drei Phasen des Gleichstrommotors drei Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 auf. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 weist eine Signalaufnahmeseite 7 und eine Rückseite 8 auf.The magnetic field sensor module 1 serves to detect a rotor position and / or a rotor speed. The magnetic field sensor module 1 serves for the stator-side fixed arrangement. The magnetic field sensor module 1 has a bar-like shape. The magnetic field sensor module 1 has a longitudinal axis 2 , a carrier 3 and three magnetic field sensors for the three phases of the DC motor 4 . 5 . 6 on. The magnetic field sensor module 1 has a signal receiving side 7 and a back 8th on.

Der Träger 3 weist eine dem Gleichstrommotor angepasste gebogene Form auf. Der Träger 3 weist einen zu der Signalaufnahmeseite 7 hin geöffneten Aufnahmeraum 9 für die Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 auf. Der Träger 3 weist an seinen axialen Enden Löcher 10, 11 zur statorseitigen Befestigung des Magnetfeldaufnehmermoduls 1 auf.The carrier 3 has a bent shape adapted to the DC motor. The carrier 3 has one to the signal receiving side 7 open recording room 9 for the magnetic field sensor 4 . 5 . 6 on. The carrier 3 has holes at its axial ends 10 . 11 for stator-side mounting of the magnetic field pickup module 1 on.

Die Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 sind voneinander entlang der Längsachse 2 gleichmäßig beabstandet angeordnet. Die Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 sind vorgespannte Hallsensoren und weisen jeweils ein Hallsensorelement und einen Permanentmagnet auf. Die Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 sind an einer Leiterplatte 12 angeordnet. Die Leiterplatte 12 mit den Magnetfeldaufnehmern 4, 5, 6 ist in dem Aufnahmeraum 9 angeordnet. Die Leiterplatte 12 dient zum elektrischen Kontaktieren der Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6.The magnetic field sensors 4 . 5 . 6 are from each other along the longitudinal axis 2 evenly spaced. The magnetic field sensors 4 . 5 . 6 are preloaded Hall sensors and each have a Hall sensor element and a permanent magnet. The magnetic field sensors 4 . 5 . 6 are on a circuit board 12 arranged. The circuit board 12 with the magnetic field sensors 4 . 5 . 6 is in the recording room 9 arranged. The circuit board 12 serves for electrically contacting the magnetic field sensor 4 . 5 . 6 ,

Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 weist einen Anschlussabschnitt 13 zum gemeinsamen elektrischen Anschließen der Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 auf. An dem Anschlussabschnitt 13 sind Anschlüsse für die Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 durch den Träger in den Aufnahmeraum 9 geführt und mit der Leiterplatte 12 elektrisch verbunden. Der Anschlussabschnitt 13 ist vorliegend zu den Magnetfeldaufnehmern 4, 5, 6 asymmetrisch an einem Ende des Trägers 3 angeordnet.The magnetic field sensor module 1 has a connection section 13 for the common electrical connection of the magnetic field sensor 4 . 5 . 6 on. At the connection section 13 are connections for the magnetic field sensors 4 . 5 . 6 through the carrier into the receiving space 9 guided and with the circuit board 12 electrically connected. The connection section 13 is present to the magnetic field sensors 4 . 5 . 6 asymmetric at one end of the carrier 3 arranged.

2 zeigt einen Geber 14 des Gleichstrommotors. Der Geber 14 dient zur drehfesten Verbindung mit dem Rotor. Der Geber 14 ist ohne Permanentmagnete ausgeführt und aus einem Material hergestellt, das zum Ablenken magnetischer Feldlinien der Magnete der vorgespannten Hallsensoren geeignet ist, insbesondere aus einem Eisenmetall. Der Geber 14 ist scheibenförmig ausgeführt und weist in Umfangsrichtung abwechselnd Ausnehmungen, wie 15, und Stege, wie 16, auf. Die Ausnehmungen 15 weisen jeweils in radialer Richtung verlaufende Randabschnitte auf. Der Geber 14 weist vorliegend entsprechend den sechzehn Teilmaschinen des Gleichstrommotors sechzehn Ausnehmungen 15 auf. Die Ausnehmungen 15 sind voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet. 2 shows a dealer 14 of the DC motor. The giver 14 serves for non-rotatable connection with the rotor. The giver 14 is designed without permanent magnets and made of a material which is suitable for deflecting magnetic field lines of the magnets of the biased Hall sensors, in particular of a ferrous metal. The giver 14 is designed disc-shaped and has in the circumferential direction alternately recesses, such as 15 , and webs, like 16 , on. The recesses 15 each have edge portions extending in the radial direction. The giver 14 In this case has sixteen recesses corresponding to the sixteen sub-machines of the DC motor 15 on. The recesses 15 are equally spaced from each other in the circumferential direction.

In 2 sind die Positionen der Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 gezeigt. Die Abstände der Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6 und die Abstände der Ausnehmungen 15 sind aufeinander abgestimmt. Vorliegend beträgt aufgrund der drei Phasen der Abstand der Magnetfeldaufnehmern 4, 5, 6 ein Drittel des Abstands der Ausnehmungen 15. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 ist mit seiner Längsachse 2 in Umfangsrichtung ausgerichtet, sodass ein wirksamer Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern 4, 5, 6 maximal ist.In 2 are the positions of the magnetic field sensors 4 . 5 . 6 shown. The distances of the magnetic field sensor 4 . 5 . 6 and the distances of the recesses 15 are coordinated. In the present case, due to the three phases, the distance of the magnetic field pickups 4 . 5 . 6 one third of the distance of the recesses 15 , The magnetic field sensor module 1 is with its longitudinal axis 2 aligned in the circumferential direction, so that an effective distance between the magnetic field sensors 4 . 5 . 6 is maximum.

3 zeigt einen Geber 14 des Gleichstrommotors mit nach radial innen versetzten Ausnehmungen 15. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 ist mit seiner Längsachse 2 in radiale Richtung verdreht, sodass ein wirksamer Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern verringert und an die verringerten Abstände der Ausnehmungen 15 angepasst ist. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen. 3 shows a dealer 14 the DC motor with radially inwardly offset recesses 15 , The magnetic field sensor module 1 is with its longitudinal axis 2 twisted in the radial direction, so that reduces an effective distance between the magnetic field sensors and the reduced distances of the recesses 15 is adjusted. Incidentally, in addition to particular 1 and 2 and the associated description.

4 zeigt einen Geber 14 des Gleichstrommotors mit weiter nach radial innen versetzten Ausnehmungen 15. Das Magnetfeldaufnehmermodul 1 ist mit seiner Längsachse 2 weiter in radiale Richtung verdreht, sodass ein wirksamer Abstand zwischen den Magnetfeldaufnehmern weiter verringert und an die weiter verringerten Abstände der Ausnehmungen 15 angepasst ist. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen. 4 shows a dealer 14 the DC motor with further radially inwardly offset recesses 15 , The magnetic field sensor module 1 is with its longitudinal axis 2 further rotated in the radial direction, so that an effective distance between the magnetic field sensors further reduced and the further reduced distances of the recesses 15 is adjusted. Incidentally, in addition to particular 1 and 2 and the associated description.

Durch entsprechendes Ausrichten des Magnetfeldaufnehmermoduls 1 kann nicht nur eine Anpassung an unterschiedliche Abstände von Ausnehmungen eines Gebers erfolgen, sondern es kann, in gewissen Grenzen, auch eine Anpassung an Gleichstrommotoren mit unterschiedlicher Anzahl von Teilmaschinen erfolgen. By appropriate alignment of the magnetic field pickup module 1 not only an adaptation to different distances of recesses of a sensor can be done, but it can be done within certain limits, an adaptation to DC motors with different numbers of sub-machines.

5 zeigt einen Geber 14 des Gleichstrommotors in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der Ausführung in 2 bis 4 ist der Geber 14 ringförmig ausgeführt und weist zwölf umfangsverteilte Durchbrechungen 15 auf, wobei zwischen den Durchbrechungen 15 entsprechende Stege 16 ausgebildet sind. 5 zeigt ferner das Magnetfeldaufnehmemodul 1 mit den Magnetfeldaufnehmer 4, 5, 6, welches an dem Geber 14 anliegt. 5 shows a dealer 14 the DC motor in a further embodiment. Unlike the execution in 2 to 4 is the giver 14 designed annular and has twelve circumferentially distributed openings 15 on, being between the openings 15 corresponding bars 16 are formed. 5 further shows the magnetic field receiving module 1 with the magnetic field sensor 4 . 5 . 6 , which at the giver 14 is applied.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: MagnetfeldaufnehmermodulMagnetfeldaufnehmermodul
22: Längsachselongitudinal axis
33: Trägercarrier
44: Magnetfeldaufnehmermagnetic field sensor
55: Magnetfeldaufnehmermagnetic field sensor
66: Magnetfeldaufnehmermagnetic field sensor
77: SignalaufnahmeseiteSignal recording side
88th: Rückseiteback
99: Aufnahmeraumaccommodation space
1010: Befestigungsabschnitt, LochFixing section, hole
1111: Befestigungsabschnitt, LochFixing section, hole
1212: Leiterplattecircuit board
1313: Anschlussabschnittconnecting section
1414: Gebergiver
1515: Ausnehmungrecess
1616: Stegweb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007000446 A1 [0002]
DE 102009045505 A1 [0003]

Claims

Magnetic field sensor module ( 1 ) for sensor-controlled commutation of an electric machine with a stator and a rotor, the magnetic field pickup module ( 1 ) having a longitudinal axis ( 2 ), a carrier ( 3 ) and on the carrier ( 3 ) arranged magnetic field sensor ( 4 . 5 . 6 ), characterized in that the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) are biased Hall sensors.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the carrier ( 3 ) a common housing for the magnetic field sensor ( 4 . 5 . 6 ).

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 3 ) a curved or straight shape, at least one receiving space ( 9 ) for the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) and / or at least one attachment section ( 10 . 11 ) to the stator-side attachment.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier ( 3 ) initially structurally separately produced and subsequently with the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) is equipped.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier ( 3 ) by encapsulation of the magnetic field sensor ( 4 . 5 . 6 ) is made.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field sensor module ( 1 ) a single connection section ( 13 ) for the common electrical connection of the magnetic field sensor ( 4 . 5 . 6 ) having.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the connection section ( 13 ) to the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) is arranged symmetrically or asymmetrically.

Magnetic field sensor module ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field sensor module ( 1 ) is tight.

Electric machine comprising a stator and a rotor with an axis of rotation, characterized in that the electric machine on the stator side a magnetic field sensor module ( 1 ) according to at least one of the preceding claims and rotor side a donor ( 14 ) for modulating a magnetic flux density upon rotation of the rotor.

Electrical machine according to claim 9, characterized in that the encoder ( 14 ) in the circumferential direction alternately recesses ( 15 ) and bridges ( 16 ) having.

Electrical machine according to at least one of claims 9 to 10, characterized in that the magnetic field receiving module ( 1 ) by adapted alignment with the encoder ( 14 ) is adjusted.

Electrical machine according to at least one of claims 9 to 11, characterized in that the magnetic field sensor module ( 1 ) with its longitudinal axis ( 2 ) is rotated in the direction of a circumferential direction of the electric machine in order to achieve an effective distance between the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) to enlarge.

Electrical machine according to at least one of claims 9 to 11, characterized in that the magnetic field sensor module ( 1 ) with its longitudinal axis ( 2 ) is rotated in a radial direction of the electric machine to an effective distance between the magnetic field sensors ( 4 . 5 . 6 ) to reduce.