用于位置传感器的磁屏蔽制造技术

本发明专利技术涉及用于位置传感器的磁屏蔽。一种具有转子轴的旋转电机，具有目标磁体。高电流导体将逆变器电路与定子绕组导电联接。控制电路和面向目标磁体的磁性位置传感器设置在印刷电路板上，印刷电路板轴向地定位在目标磁体和散热器之间。高电流导体从接近散热器的位置轴向地延伸到定子组件，并且定位在磁性位置传感器的径向外侧。铁质屏蔽构件具有主表面，其限定垂直于转子轴线的平面。磁性位置传感器轴向地设置在屏蔽构件和目标磁体之间并且屏蔽构件定位在印刷电路板和散热器之间。屏蔽构件具有覆盖高电流导体的径向向内的大部分区域的表面面积。的表面面积。的表面面积。

【技术实现步骤摘要】
用于位置传感器的磁屏蔽


[0001]本专利技术涉及用于位置传感器的磁屏蔽。

技术介绍

[0002]具有集成控制和驱动电子器件(通常地被称为逆变器)的旋转电机(通常地被称为电动机、发电机或电动机/发电机单元)将经常使用磁性传感器来感测旋转电机的轴的旋转位置。磁性位置传感器产生的信号传送到控制单元(通常是逆变器内执行控制算法的微处理器)，该控制单元通过逆变器的板载电路控制旋转电机的运行。
[0003]将逆变器电路的功率模块与旋转电机的定子绕组连接的相位引线以及向逆变器电路的功率模块馈送DC电流的母线经常非常接近磁性位置传感器。这些高电流电传导通路能够产生杂散磁场，杂散磁场干扰磁性传感器的正确运行。
[0004]这种电磁干扰能够在磁性位置传感器报告的位置(角度)上导致叠加的角度的“抖动”，从而产生周期性的角度误差并被报告给控制单元。这些误差转而能够导致控制电路在被控制的旋转电机的扭矩和/或速度中赋予周期性波动，从而产生噪声、振动和/或不平稳性问题。
[0005]为了限制这种干扰，已知在散热器上安装小的铁质钢盖，铁质钢盖的形状大致类似于瓶盖，其中磁性位置传感器定位在盖和位于旋转电机的轴的端部的磁体之间。通常设置铝制散热器用于吸收逆变器电路的功率模块产生的热量，经常还有逆变器电路中的其他部件产生的热量。尽管铝具有导电性，但它是非铁质，因此不会影响杂散磁场。这种盖有时被称为磁集中器，并且据认为这种盖的主要目的是通过吸引这种来自磁体的场穿过磁性位置传感器到盖来增加和/或矫直轴的端部上的目标磁体穿过磁性位置传感器的传感元件(通常是多个霍尔效应板)的通量线。集中器的尺寸使得集中器对于不期望的杂散磁场仅提供最小的磁屏蔽(如果有的话)。
[0006]通过在磁性位置传感器处增加目标磁体的期望的通量，这能够增加在磁性位置传感器处的信号(由目标磁体产生的通量)与噪声(杂散磁场通量)之比，因此减少杂散场在传感元件上的影响。然而，如果信号(由目标磁体产生的通量)和噪声(由杂散磁场产生的通量)的组合磁通量变得太大，这能够使传感器的传感元件饱和或过通量，并且从而降低传感器的性能(例如角度的准确度)。当旋转电机在相对较高的电流负载下运行时，产生不期望的杂散磁场的电流将处于最大状态，并且从而最有可能使采用通量集中盖的磁性位置传感器过通量。
[0007]这种现有技术的通量集中盖的示例在图1至图5中示出。图1是现有技术的安装在散热器4上的通量集中盖2的照片。通量集中盖2由铁质钢材料制成，而散热器4由非铁质材料(在该示例中为铝)制成。散热器4中的三个开口3允许将逆变器的功率模块连接到旋转电机的定子绕组的母线(也称为相位引线)的通道。图2是散热器4的照片，示出了安装有通量集中盖2的凹陷。凹陷内的暗色部分是用于固定盖2的粘合剂。图3是从顶侧看到的通量集中盖2的照片。图4是从底侧看到的盖2的照片，示出了用于将盖2固定到散热器4的粘合剂。图5
是剖视图，示出了通量集中盖2、安装在逆变器的印刷电路板7上的磁性位置传感器6和将被安装在非铁质(例如铝)支架中的目标磁体8，非铁质支架与转子轴的末端联接，以防止铁质轴干扰目标磁体的磁通量线。
[0008]在存在杂散电磁场的情况下提供改良的磁性位置传感器性能的旋转电机设计的改进仍然是可取的。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种具有屏蔽构件的旋转电机和集成逆变器，该屏蔽构件减少杂散磁场干扰用于感测转子轴的旋转位置(角度)的磁性位置传感器。
[0010]本专利技术在其一种形式中包含旋转电机，该旋转电机包括：定子组件，该定子组件包括定子芯和多个定子绕组；转子组件，该转子组件包括安装在转子轴上的转子，转子轴和转子可绕转子轴线相对于定子组件旋转；目标磁体，被安装在转子轴的近端上；逆变器电路，适于在DC电流和AC电流之间转换电流，其中，逆变器电路通过多个高电流导体与所述多个定子绕组导电联接；控制电路，被安装在印刷电路板上并且控制逆变器电路的运行；非铁质散热器，该散热器与逆变器电路的选定部件热联接；磁性位置传感器，面向目标磁体被安装在印刷电路板上，从而在旋转电机的运行期间感测目标磁体的旋转位置(角度)；其中，印刷电路板轴向地定位在目标磁体和散热器之间，并且所述多个高电流导体从接近散热器的位置轴向地延伸到定子组件，并且径向地定位在磁性位置传感器之外，并且围绕旋转轴线成角度地分布；屏蔽构件，由铁质片材制成并且具有限定第一表面面积和垂直于旋转轴线的轴向平面的主表面，其中，印刷电路板和安装在印刷电路板上的磁性位置传感器轴向地设置在屏蔽构件和目标磁体之间，并且其中屏蔽构件接近印刷电路板设置并且被轴向地设置在印刷电路板和散热器的至少一部分之间；并且其中所述多个高电流导体各自限定径向地向内面向的表面，其中，在轴向平面中绘制的、与旋转轴线同心并且具有等于旋转轴线和所述多个高电流导体的径向地向内面向的表面中最近的一个之间的距离的半径的圆限定第二表面面积，第一表面面积至少与第二表面面积的50％一样大。
[0011]在这种旋转电机中，屏蔽构件的轴向平面可以被定位在散热器的主体和印刷电路板之间。
[0012]在一些实施例中，屏蔽构件可以限定多个开口，散热器限定从主体轴向地延伸穿过屏蔽构件中的多个开口的多个基座，每个基座与印刷电路板(PCB)上的一个或多个电气部件热联接。
[0013]在一些实施例中，屏蔽构件的外周边限定具有第一直径的圆，并且其中由所述多个高电流导体的径向地向内面向的表面限定的圆限定第二直径，第一直径至少与第二直径的85％一样长。
[0014]在一些实施例中，屏蔽构件是与散热器的主体轴向地间隔开的扁平的平面构件。
[0015]在一些实施例中，散热器的主体限定凹部，屏蔽构件至少部分地设置在该凹部中。在这种实施例中，屏蔽构件可以包括设置在轴向平面中的平面的第一部分和从该第一部分朝向磁性位置传感器轴向地移位的第二部分，第一部分设置在凹部中并且第二部分至少部分地设置在凹部外部，并且其中第二部分、目标磁体和磁性位置传感器都与旋转轴线同心地定位并且彼此轴向地间隔开，磁性位置传感器被设置在第二部分和目标磁体之间。在这
种实施例中，所述屏蔽构件的第一部分可以形成所述屏蔽构件的大部分。
[0016]在一些实施例中，屏蔽构件固定到散热器。
[0017]在一些实施例中，屏蔽构件具有在0.5mm至2.5mm范围内的厚度。
[0018]屏蔽构件可由多种材料制成，材料包括碳含量高达2.1％(按重量计)的碳钢、硅含量在1％至6.5％(按重量计)范围内的电工钢或包含镍和铁的坡莫合金。例如，屏蔽构件可以是碳含量在0.15％至0.20％(按重量计)范围内的冷轧低碳钢，例如AISI 1081冷轧钢。这种低碳钢屏蔽件可以具有在0.5mm和2.5mm范围内的厚度。
[0019]本专利技术在其另一种形式中包含旋转电机，该旋转电机包括：定子组件，该定子组件包括定子芯和多个定子绕组；转子组件，该转子组件包括安装在转子轴上的转子，转子轴和转子可绕转子轴线相对于定子组件旋转；目标磁体，被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转电机(20)，包括：定子组件(22)，包括定子芯(24)和多个定子绕组(26)；转子组件(28)，包括安装在转子轴(32)上的转子(30)，转子轴和转子能绕转子轴线(34)相对于定子组件旋转；目标磁体(36)，被安装在转子轴的近端上；逆变器电路(40)，适于在DC电流和AC电流之间转换电流，其中，逆变器电路通过多个高电流导体(42)与多个定子绕组(26)导电联接；控制电路(44)，被安装在印刷电路板(46)上并且控制逆变器电路的运行；非铁质散热器(50、150)，散热器与逆变器电路热联接；磁性位置传感器(48)，面向目标磁体(36)被安装在印刷电路板(46)上，从而在旋转电机的运行期间感测目标磁体的旋转位置；其中，印刷电路板(46)轴向地定位在目标磁体(36)和散热器(50、150)之间，并且所述多个高电流导体(42)从接近散热器的位置轴向地延伸到定子组件，并且径向地定位在磁性位置传感器之外并围绕转子轴线成角度地分布；屏蔽构件(60、160)，由铁质片材制成并且具有限定第一表面面积和垂直于转子轴线(34)的轴向平面(70)的主表面(66)，其中，印刷电路板(46)和安装在印刷电路板上的磁性位置传感器(48)轴向地设置在屏蔽构件(60、160)和目标磁体(36)之间，并且其中屏蔽构件接近印刷电路板设置并且轴向地设置在印刷电路板(46)和散热器(50、150)的至少一部分之间；并且其中，所述多个高电流导体(42)各自限定径向地向内面向的表面(43)，其中在轴向平面(70)中绘制的、与转子轴线(34)同心并且具有等于所述转子轴线(34)和所述多个高电流导体的径向地向内面向的表面(43)中最近的一个之间的距离的半径的圆(41)限定第二表面面积，第一表面面积至少与第二表面面积的50％一样大。2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，屏蔽构件(60、160)限定多个开口(62)并且散热器(50、150)限定从散热器的主体轴向地延伸穿过屏蔽构件中的所述多个开口的多个基座(58)，每个基座与印刷电路板热联接。3.如权利要求2所述的旋转电机，其中，屏蔽构件的外周边(65)限定具有第一直径(67)的圆，并且其中由所述多个高电流导体的径向地向内面向的表面(43)限定的圆限定第二直径(45)，第一直径(67)至少与第二直径(45)的85％一样长。4.如权利要求2所述的旋转电机，其中，散热器的主体(156)限定凹部(152)并且屏蔽构件至少部分地设置在凹部中。5.如权利要求4所述的旋转电机，其中，屏蔽构件(160)包括设置在轴向平面(70)中的平面的第一部分(162)和从第一部分(162)朝向磁性位置传感器(48)轴向地移位的第二部分(164)，第一部分设置在凹部(152)中，并且第二部分至少部分地设置在凹部外部，并且其中第二部分(164)、目标磁体(36)和磁性位置传感器(48)都与转子轴线(34)同心地定位并且彼此轴向地间隔开，磁性位置传感器被设置在第二部分和目标磁体之间。6.如权利要求5所述的旋转电机，其中，屏蔽构件(160)的第一部分(162)形成屏蔽构件的大部分。7.如权利要求1所述的旋转电机，其中，屏蔽构件(60、160)固定到散热器。
8.如权利要求1所述的旋转电机，其中，屏蔽构件(60、160)的厚度在0.5mm至2.5mm的范围内。9.如权利要求1所述的旋转电机，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：