MX2014009313A - Disposicion para determinar la posicion angular del eje de un motor electrico, y motor de limpiaparabrisas con una disposicion para determinar la posicion angular. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con una disposición (20) para determinar la posición angular del eje (11) de un motor eléctrico (10), en particular del eje (11) de un motor de limpiaparabrisas (100), con una disposición de elemento de imán, conectada con el eje (11), y varios sensores de campo magnético (26, 27, 28), en donde la posición angular del eje (11) se infiere a partir de las diferentes señales de los sensores de campo magnético (26, 27, 28); se proporciona, de conformidad con la invención, que la disposición de elemento de imán comprenda al menos un elemento de imán, preferiblemente varios elementos de imán separados (21, 22, 23), que están dispuestos uno detrás del otro en la dirección longitudinal del eje (11), y que los sensores de campo magnético (26, 27, 28) estén dispuestos sobre un tablero de circuito impreso (30) que está dispuesto a una ligera distancia desde el eje (11), de modo que los campos magnéticos de los elementos de imán (21, 22, 23) puedan determinarse por medio de los sensores de campo magnético (26, 27, 28).

Description

DISPOSICIÓN PARA DETERMINAR LA POSICIÓN ANGULAR DEL EJE DE UN MOTOR ELÉCTRICO, Y MOTOR DE LIMPIAPARABRISAS CON UNA DISPOSICIÓN PARA DETERMINAR LA POSICIÓN ANGULAR MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se relaciona con una disposición para determinar la posición angular del eje de un motor eléctrico, en particular el eje de un motor de limpiaparabrisas, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención también se relaciona con un motor de limpiaparabrisas que usa una disposición de conformidad con la invención.

Una disposición de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocida en la práctica y sirve para determinar la posición exacta del eje de impulso de un motor eléctrico de modo que el motor eléctrico, cuando se usa como un motor de limpiaparabrisas, se puede impulsar por medio de una disposición de control de tal manera que las escobillas de una disposición de limpiaparabrisas, cuyas escobillas están conectadas operativamente con el motor de limpiaparabrisas, se puedan detener, por ejemplo, en un punto específico del tiempo. Las disposiciones conocidas de la técnica previa usan sensores de Hall para estos propósitos, dichos sensores de Hall determinan el campo magnético de un elemento de imán que está dispuesto sobre el eje del motor eléctrico. En este caso, los sensores de Hall están dispuestos en diferentes posiciones radiales alrededor del eje del motor eléctrico, con el resultado de que una posición angular específica del eje se puede inferir a partir de la combinación de señales determinadas por medio de los sensores de Hall. Los sensores de Hall están en la forma de componentes separados y están conectados con una disposición de control o un circuito de evaluación por medio de líneas de conexión eléctrica correspondientes, dicha disposición de control o circuito de evaluación está dispuesto sobre un tablero de circuito impreso que está dispuesto dentro del motor eléctrico y sirve para controlar el motor eléctrico.

Procediendo a partir de la técnica previa descrita, la invención está basada en el objetivo de desarrollar una disposición para determinar la posición angular del eje de un motor eléctrico de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 de tal manera que dicha disposición se pueda producir de una manera particularmente simple y rentable y además sea relativamente flexible con respecto a la disposición sobre el motor eléctrico. De conformidad con la invención, este objetivo se logra con una disposición para determinar la posición angular del eje de un motor eléctrico con los rasgos de la reivindicación 1 en el sentido de que la disposición de imán comprende al menos un elemento de imán, preferiblemente varios elementos de imán separados, los cuales están dispuestos uno detrás del otro en la dirección longitudinal del eje, y en el sentido de que los sensores de campo magnético están dispuestos sobre un tablero de circuito impreso que está dispuesto a una ligera distancia del eje, de modo que los campos magnéticos de la disposición de imán se pueden determinar por medio de sensores de campo magnético. En otras palabras, esto significa que la disposición especial de los elementos de imán en la dirección longitudinal del eje hace posible disponer los sensores de campo magnético directamente sobre el tablero de circuito impreso, de modo que dichos sensores de campo magnético pueden determinar los campos magnéticos de la disposición de imán. Por lo tanto se evitan los medios de cableado adicionales, complejos y costosos entre los sensores de campo magnético y el circuito de evaluación sobre el tablero de circuito impreso.

Los desarrollos ventajosos de la disposición de conformidad con la invención para determinar la posición angular del eje de un motor eléctrico están citados en las reivindicaciones dependientes. Todas las combinaciones de al menos dos rasgos que se divulgan en las reivindicaciones, la descripción y/o las figuras caen dentro del alcance de la invención.

Una disposición de los sensores de campo magnético sobre ese tablero de circuito impreso que sirve al mismo tiempo para recibir los componentes para controlar el motor de limpiaparabrisas es muy particularmente preferida. Como resultado, no se requiere un tablero de circuito impreso adicional para el motor de limpiaparabrisas; más bien, es suficiente el tablero de circuito impreso sencillo para recibir los sensores de campo magnético que ya está presente.

En un refinamiento que es preferido a partir de una relación estructural, el al menos un elemento de imán está construido en una forma de anillo y rodea el eje (armadura o rotor) radialmente.

Para poder determinar la posición angular de rotación del eje, se proporciona que los elementos de imán estén dispuestos en una posición angular de rotación diferente sobre el eje. Como resultado, se generan diferentes campos magnéticos (combinaciones de polos norte/sur) por medio de los elementos de imán individuales en una posición angular específica del eje y se pueden evaluar por medio de un circuito de evaluación para así poder determinar la posición angular respectiva del eje dentro del alcance de una resolución específica.

Es particularmente preferido el uso de la invención en motores eléctricos sin escobillas en los que la posición del rotor se tiene que determinar con el propósito de conmutación correcta. Sin embargo, no hace falta decir que, en principio, también es conveniente y posible en motores eléctricos (de escobillas) convencionales en donde del mismo modo puede ser necesario conocer la posición angular del eje del rotor. Cuando se usa en motores eléctricos sin escobillas, la disposición de conformidad con la invención es adecuada tanto para motores eléctricos de dos polos como para motores eléctricos de cuatro polos y también para motores eléctricos de ocho polos (en general para motores de n polos). En este caso, se proporciona, dependiendo del número respectivo de polos del motor eléctrico, para cada elemento de imán, dependiendo del número de polos del motor eléctrico, el tener respectivamente 2 polos en un motor eléctrico de 2 polos, respectivamente 4 polos en un motor eléctrico de 4 polos y respectivamente 8 polos en un motor eléctrico de 8 polos.

Para simplificar la evaluación de las señales de los sensores de campo magnético, se proporcionan tres elementos de imán, estos elementos de imán preferiblemente están dispuestos desplazados con respecto uno con el otro por 120° respectivamente. Una disposición de este tipo hace posible, en la práctica, que la posición angular del eje del motor eléctrico se determine precisamente con una resolución de 10°, a menudo esto ha probado ser suficiente en la práctica.

Una estructura de la disposición que sea tan compacta como sea posible se logra adicionalmente cuando los elementos de imán (ya sea que se realicen como elementos en la forma de un anillo o en la forma de varios elementos en la forma de un anillo) lindan entre sí directamente, vistos en la dirección axial del eje. En este caso, también es posible, por ejemplo, enlazar adhesivamente los elementos de imán individuales entre sí, de modo que se puedan montar sobre el eje de una manera relativamente simple como un componente compuesto y al mismo tiempo tener fuerza alta como ensamblado. Como alternativa, también es factible un solo elemento de imán, y esto es adecuado para usarse con varios sensores de campo magnético en virtud de la magnetización correspondiente.

Además, se proporciona preferiblemente una posición de los elementos de imán fuera del alojamiento de motor del motor eléctrico. Como resultado, primeramente el espacio de instalación para el alojamiento de motor puede ser muy compacto, ya que los elementos de imán y los sensores de campo magnético no tienen que estar dispuestos dentro del alojamiento de motor, y en segundo lugar es posible usar el (único) tablero de circuito impreso del motor eléctrico, ya que puede ser de un tamaño que sea, por ejemplo, más grande que el diámetro del alojamiento de motor.

La producción se simplifica adicionalmente cuando los sensores de campo magnético están construidos como sensores Hall en construcción SMD. Los componentes SMD de este tipo se usan en grandes números en la industria y se conectan al tablero de circuito impreso por medio de soldadura por reflujo en particular, como resultado de lo cual se pueden lograr procedimientos de producción rentables con un alto nivel de calidad de fabricación.

La invención también comprende un motor de limpiaparabrisas con una disposición de conformidad con la invención. Un motor de limpiaparabrisas de este tipo se puede producir a un costo relativamente bajo y con una estructura particularmente compacta.

Los rasgos, ventajas y detalles adicionales de la invención se pueden encontrar en la siguiente descripción de las modalidades ejemplares preferidas y con referencia a las figuras, en las que: La Figura 1 muestra una vista lateral simplificada de partes de un motor de limpiaparabrisas que usa una disposición de conformidad con la invención para determinar la posición angular del eje de un motor eléctrico sin escobillas.

La Figura 2 muestra una vista en planta de la disposición de conformidad con la Figura 1.

La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de una disposición de imán que comprende tres elementos de imán en la forma de un anillo, y La Figura 4 muestra una vista lateral de la disposición de imán de conformidad con la Figura 3.

Los componentes idénticos o componentes con la misma función se proporcionan con los mismos números de referencia en las figuras.

Las Figuras 1 y 2 muestran partes altamente simplificadas de un motor de limpiaparabrisas 100 que es una parte constituyente de un sistema de limpiaparabrisas de un vehículo, por ejemplo, un sistema de limpiaparabrisas para limpiar el parabrisas frontal del vehículo. El motor de limpiaparabrisas 100 comprende un motor eléctrico sin escobillas 10 que tiene un eje de rotor 11 con elementos de imán que está montado de forma giratoria dentro de un alojamiento de motor cilindrico 12, y que interactúa con devanados de estator (no ilustrados en las figuras) que igualmente están dispuestos en el alojamiento de motor 12.

El uso de un motor eléctrico 10 convencional (con escobillas) se encuentra dentro del alcance de la invención. Los elementos de imán similares a armazones que están dispuestos dentro del alojamiento de motor 12 en la forma de partes constituyentes del motor eléctrico y un elemento de trayectoria de retorno magnético que contiene hierro si el alojamiento de motor 12 no contiene ya hierro o está compuesto de acero tampoco se ilustran.

La velocidad de rotación del motor eléctrico 10 igualmente se puede reducir de una manera que se conoce como tal por medio de un mecanismo de engranaje reductor (no se ilustra) por medio de una geometría de dientes que se forma sobre el eje de rotor 11 sobre el lado apartado del alojamiento de motor 12 engranado con un sistema de dientes de contacto sobre una rueda de impulso de salida.

Para impulsar el motor de limpiaparabrisas 100 o para mover el limpiaparabrisas de una manera posicional precisa, es necesario poder determinar precisamente la posición del ángulo (de rotación) del eje de rotor 11. También es necesario conocer la posición del rotor para conmutar correctamente de forma eléctrica el motor eléctrico 10. En el caso de motores eléctricos con escobillas, posiblemente sea necesario conocer adicionalmente la posición de una rueda de engranaje que interactúa con el eje de rotor 11. En la práctica, usualmente es suficiente poder determinar precisamente la posición angular del eje de rotor 11 con un grado de precisión o una resolución de 10°. Para permitir esto, el motor eléctrico 10 tiene una disposición 20 de conformidad con la invención. En la modalidad ejemplar ilustrada, en la que se asume que el motor eléctrico 10 está en la forma de un motor eléctrico 10 de dos polos (sin escobillas), la disposición 20 comprende tres elementos de imán 21 a 23 que están en la forma de un anillo y que son idénticos y están dispuestos uno detrás del otro en relación con el eje longitudinal 13 del eje de rotor 11. Como se puede ver con referencia a la Figura 3 en particular, los tres elementos de imán 21 a 23 lindan entre sí directamente como se ve en la dirección axial del eje de rotor 11 y están, por ejemplo, enlazados adhesivamente entre sí. Los elementos de imán 21 a 23 rodean radialmente el eje de rotor 1 .

Se debe mencionar adicionalmente que, en lugar de los tres elementos de imán 21 a 23, también es posible usar un solo elemento de imán con una magnetización correspondiente.

Cada uno de los tres elementos de imán 21 a 23 comprende en cada caso un polo sur magnético 24 y un polo norte magnético 25 que tienen un intervalo de ángulo de rotación de 180°. Los tres elementos de imán 21 a 23 están dispuestos desplazados con respecto uno con el otro por respectivamente 120° en la modalidad ejemplar.

Se debe mencionar adicionalmente que, en el caso de un motor eléctrico 10 de cuatro polos (sin escobillas), los elementos de imán 21 a 23 tienen respectivamente cuatro polos, y cuando se usan sobre un motor eléctrico 10 de 8 polos (sin escobillas), los elementos de imán 21 a 23 tienen respectivamente ocho polos.

Cuando el eje de rotor 1 1 gira alrededor del eje longitudinal 13, los tres elementos de imán 21 a 23 generan campos magnéticos, siendo posible determinar la intensidad u orientación de dichos campos magnéticos por medio de tres sensores de campo magnético 26 a 28. Los sensores de campo magnético 26 a 28 que están construidos como sensores Hall preferiblemente están construidos como componentes SMD y dispuestos de una manera orientada con respecto a los elementos de imán 21 a 23 en este caso. Como se puede ver con referencia a las Figuras 2 y 3, los sensores de campo magnético 26 a 28 están dispuestos directamente sobre un tablero de circuito impreso 30 o están conectados a dicho tablero de circuito impreso, con el tablero de circuito impreso 30 dispuesto fuera del alojamiento de motor 12, como lo están los elementos de imán 21 a 23. Además de los sensores de campo magnético 26 a 28 (los cuales posiblemente pueden estar dispuestos en un alojamiento común o construidos sobre un circuito integrado común), el tablero de circuito impreso 30 está equipado con componentes adicionales (no se muestran en las Figuras 1 y 2) que sirven, en particular, para controlar al motor de limpiaparabrisas 100, por ejemplo, resistores, capacitores, ICs. En la modalidad ejemplar ilustrada, los sensores de campo magnético 26 a 28 están dispuestos sobre ese lado del tablero de circuito impreso 30 que está apartado de los elementos de imán 21 a 23. No hace falta decir que el alcance de la invención también cubre la situación de que los sensores de campo magnético 26 a 28 estén dispuestos directamente opuestos a los elementos de imán 21 a 23 de tal manera que el tablero de circuito impreso 30 esté ubicado sobre ese lado de los sensores de campo magnético 26 a 28 que están apartados de los elementos de imán 21 a 23.

Los tres elementos de imán 21 a 23 forman, como se puede ver con referencia a la Figura 4 en particular, tres vías 31 a 33 que se pueden determinar por medio de los sensores de campo magnético 26 a 28.

La disposición 20 de conformidad con la invención descrita hasta este punto se puede modificar en una variedad de maneras sin apartarse del concepto de la invención. Otros usos posibles además de determinar la posición del ángulo (de rotación) de un motor de limpiaparabrisas 100 son igualmente factibles.

Lista de símbolos de referencia 10 Motor eléctrico Eje de rotor 12 Alojamiento de motor 13 Eje longitudinal 20 Disposición 20 Disposición 21 Elemento de imán 22 Elemento de imán 23 Elemento de imán 24 Polo sur 25 Polo norte 26 Sensor de campo magnético 27 Sensor de campo magnético 28 Sensor de campo magnético 30 Tablero de circuito impreso 31 Vía 32 Vía 33 Vía 100 Motor de limpiaparabrisas igualmente factibles.

Lista de símbolos de referencia 10 Motor eléctrico 1 Eje de rotor 12 Alojamiento de motor 13 Eje longitudinal 20 Disposición 20 Disposición 21 Elemento de imán 22 Elemento de imán 23 Elemento de imán 24 Polo sur 25 Polo norte 26 Sensor de campo magnético 27 Sensor de campo magnético 28 Sensor de campo magnético 30 Tablero de circuito impreso 31 Vía 32 Vía 33 Vía 100 Motor de limpiaparabrisas

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1 - Una disposición (20) para determinar la posición angular de un eje (11 ) de un motor eléctrico (10), en particular del eje (1 1 ) de un motor de limpiaparabrisas (100), con una disposición de elemento de imán, conectada con el eje (11 ), y varios sensores de campo magnético (26, 27, 28), en donde la posición angular del eje (1 1 ) se infiere a partir de las diferentes señales de los sensores de campo magnético (26, 27, 28), caracterizada en que la disposición de elemento de imán comprende al menos un elemento de imán (21 , 22, 23), preferiblemente varios elementos de imán separados (21 , 22, 23), que están dispuestos uno detrás del otro en la dirección longitudinal del eje (11 ), y en que los sensores de campo magnético (26, 27, 28) están dispuestos sobre un tablero de circuito impreso (30) que está dispuesto a una ligera distancia desde el eje (1 ), de modo que los campos magnéticos de al menos un elemento de imán (21 , 22, 23) pueden determinarse por medio de los sensores de campo magnético (26, 27, 28).

2 - La disposición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el tablero de circuito impreso (30) sirve al mismo tiempo para recibir los componentes para controlar el motor de limpiaparabrisas (100).

3.- La disposición de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque el al menos un elemento de imán (21 , 22, 23) está construido en una forma de anillo y rodea al eje (1 1) radialmente.

4 - La disposición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque con la presencia de varios elementos de imán (21 , 22, 23), éstos están dispuestos en una posición de ángulo de rotación diferente sobre el eje (1 1).

5. - La disposición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque cada elemento de imán (21 , 22, 23), dependiendo del número de polos del motor eléctrico (10) sin escobillas, tiene respectivamente 2 polos en un motor eléctrico (10) de 2 polos, respectivamente 4 polos en un motor eléctrico de 4 polos y respectivamente 8 polos en un motor eléctrico de 8 polos.

6. - La disposición de conformidad con la reivindicación 4 ó 5, caracterizada además porque se proporcionan tres elementos de imán (21 , 22, 23), los cuales preferiblemente están dispuestos desplazados con respecto uno con el otro por respectivamente 120°.

7 - La disposición de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada además porque los elementos de imán (21 , 22, 23) lindan entre sí directamente, vistos en dirección axial del eje (11).

8 - La disposición de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además porque el al menos un elemento de imán (21 , 22, 23) está dispuesto fuera de un alojamiento de motor (12).

9 - La disposición de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada además porque los sensores de campo magnético (26, 27, 28) están construidos como sensores Hall en construcción SMD.

10.- Un motor de limpiaparabrisas (100) con una disposición (20) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9.