用于电动机器的转子以及具有转子的电动机器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于以脉冲式电压运行的电动机器(2)的转子(1)，转子(1)具有：至少一个传感器元件(3)，至少一个传感器元件被配置成检测转子(1)的至少一个状态参量；与至少一个传感器元件(3)连接的信号处理单元(4)，信号处理单元被配置成根据检测到的转子(1)的状态参量生成测量数据并且将测量数据传输至控制装置(5)；以及至少一个感应线圈(7)，其具有至少一个电导体(8)并且至少间接地布置在转子(1)的端侧，其中感应线圈(7)与基波场的调制相调谐并且被配置成从在电动机器(2)以脉冲式电压运行期间形成的端部杂散磁场(12)的基波场生成电能。本发明专利技术还涉及一种具有这种转子(1)的电动机器(2)。电动机器(2)。电动机器(2)。

【技术实现步骤摘要】
用于电动机器的转子以及具有转子的电动机器


[0001]本专利技术涉及一种用于电动机器的转子。本专利技术还涉及一种具有这种转子的电动机器。

技术介绍

[0002]例如DE 10 2006 021 489 A1公开了一种具有定子和转子的电动机器。电动机器被设计为永磁同步电机，其中转子具有转子体，该转子体具有布置在该转子体的内部的永磁体和磁通屏障(Flussbarrieren)。永磁体形成电动机器的磁极，其中在每个磁极的区域中布置有至少一个永磁体。
[0003]为了能够最佳地驱动电动机器，尤其重要的是，借助于传感器来检测转子的状态参量并且将其供应给电动机器的控制装置。迄今为止，很难为被指配给电动机器的转子并随转子一起转动的这种传感器供应足够的电能。
[0004]例如，电动机器的持续功率尤其受转子(尤其永磁同步电机中的磁体或异步电机中的笼)的最大允许温度的限制。在电动机器运行时，当前转子温度一般来说不是作为测量参量而已知的，而是借助于温度模型进行估算。这导致必须将与最大温度的安全距离规划在内，因此，由于这个安全距离，电动机器无法最佳地运行。如果超过最大温度，则存在电动机器过热和损坏的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，进一步开发一种用于电动机器的转子以及一种电动机器。尤其应借助于该转子来改善电动机器的运行并且降低电动机器过热的风险。此外，该转子应是简单并且快速地可装配的。
[0006]一种用于以脉冲式电压运行的电动机器的根据本专利技术的转子，所述转子具有：至少一个传感器元件，所述至少一个传感器元件被配置成检测所述转子的至少一个状态参量；与所述至少一个传感器元件连接的信号处理单元，所述信号处理单元被配置成根据检测到的所述转子的状态参量生成测量数据并且将所述测量数据传输至控制装置；以及至少一个感应线圈，所述至少一个感应线圈具有至少一个电导体并且至少间接地布置在所述转子的端侧，其中所述感应线圈与所述基波场的调制相调谐并且被配置成从在所述电动机器以脉冲式电压运行期间形成的端部杂散场的基波场生成电能。
[0007]换言之，以脉冲式电压运行的电动机器的转子具有该至少一个传感器元件(任选地多个传感器元件)以及信号处理单元和带有该至少一个电导体的该至少一个感应线圈。该至少一个传感器元件、信号处理单元、以及该至少一个感应线圈尤其位置固定地与转子连接并且因此与转子一起转动。
[0008]优选地，所述至少一个感应线圈被配置成给所述信号处理单元和/或所述至少一个传感器元件供应电能。因此，要么给该信号处理单元供应电能，要么给该至少一个传感器元件供应电能，要么给该信号处理单元和该至少一个传感器元件供应电能。
[0009]有利地，用于使电动机器运行的脉冲式输出电压借助于变频器来产生。借助于该至少一个感应线圈，可以在电动机器以脉冲式电压进行的运行中实现从端部杂散磁场的基波场中获取电能。因为基波场是通过变频器的脉冲式馈送来调制的。该至少一个感应线圈与基波场的调制相调谐并且在转子旋转时被变化的端部杂散场通过，由此在该至少一个感应线圈中产生电流或电压，该电压被用于给防旋转地布置在转子上并且与转子一起转动的该至少一个传感器元件和/或信号处理装置供应电能。因此，可以省去用于给随转子转动的部件供应电能的滑环和电池，由此可以简单并且快速地装配转子。此外，借助于该至少一个感应线圈生成电能与转子的特定转速范围无关，因为磁场的频率与转子的转速不是硬性关联的。该至少一个感应线圈布置在转子的端侧是特别有利的，因为该至少一个感应线圈由此不与转子的活动部分接合。
[0010]为了借助于电动机器产生期望的转矩，给电动机器馈送多相正弦电流。通常，该正弦电流由开关转换器产生，该转换器通过适合的切换过程从直流电压中间电路产生脉冲式的、近似矩形的电压。通过脉冲宽度调制和电流调节来近似正弦电流，然而该正弦电流除了基波振荡之外还包含谐波振荡。这些谐波振荡还在定子磁场中导致相同频率的谐波振荡。从相对于转子固定的观测器来看，这些谐波振荡表现为时变分量，这些时变分量叠加在基波场上，该基波场从转子观察在时间上是恒定的或者在异步电机的情况下是低频的。这些时变分量具有与基波场相同的空间波长并且随基波场转动。因此，在同步电机中，从转子观察是驻波。在异步电机中，相对于同步转速而言是驻波。基波的波长与磁极距相对应。
[0011]端部杂散磁场在转子的两个端侧上形成并且具有从定子向转子延伸的场力线。尤其，端部杂散磁场受定子的绕组头影响。从磁性角度看，磁路中的场力线平行于气隙中的场力线。由此得出，在端部杂散场中包含了相同的调制，这些调制还存在于气隙场中。然而，端部杂散场中的场力线的几何方向与气隙场中的场力线的方向不同。气隙场中的场力线大体上沿垂直于转子轴线的平面延伸，而端部杂散场中的场力线具有轴向分量。在电动机器的纯正弦馈送中，转动的磁场在同步电机中从转子来看是在时间上恒定的，或者在异步电机中从以同步转速转动的观测器来看是在时间上恒定的。然而，由于转换器对电动机器的脉冲式馈送，给该场叠加了随时间变化的分量。由此，在位于端部杂散场中并且与转子机械固定连接的线圈中产生电压。因此，可以借由这种感应线圈生成电能。
[0012]该至少一个传感器元件可以无中介地布置在转子上并且在那直接地检测转子的状态参量、尤其转子的温度，以降低电动机器过热的风险。该至少一个传感器元件适合用于检测绝对温度并且适合用于检测温差。例如，转子的温度是转子的状态参量。例如，该至少一个传感器元件直接地或至少邻接地布置在状态参量的产生位置。该至少一个传感器元件与状态参量的产生位置之间的较短测量路径提高了测量准确性。
[0013]优选地，至少在该至少一个感应线圈与该至少一个传感器元件之间优选地借助于感应以无线的方式进行电能传输。替代性地，该至少一个传感器元件可以借助于布线与该至少一个感应线圈连接。
[0014]尤其，信号处理单元以无线的方式与控制装置连接以用于信号传输或数据传输。该至少一个传感器元件优选借由布线与信号处理单元连接以用于信号传输或数据传输。例如，控制装置布置在转子外部，然而布置在车辆内部。
[0015]根据本专利技术的一个优选的实施方式，该至少一个感应线圈布置在转子上的磁极
内，其中该至少一个感应线圈的线圈宽度大体上恰好与磁极距相对应。
[0016]根据本专利技术的一个优选的实施方式，该至少一个感应线圈布置在转子上的磁极内，其中该至少一个感应线圈的线圈宽度与磁极距的至少50％至150％相对应。
[0017]在一个优选的实施方式中，出线导体是感应线圈的线圈导体的如下区段，该区段在转子端侧大体上在径向上从内向外或从外向内的方向上引导。回线导体是线圈导体的另外的区段，该另外的区段在转子端侧大体上在径向上从内向外或从外向内的方向上引导。磁极距将端面分成圆弧段，其中每个圆弧段与一个磁极相对应。在下文中，磁极距被理解为如此限定的圆弧段在周向方向上的延伸尺寸。换言之，转子端侧的磁极距与围绕转子轴线的极坐标系的角度相对应。在此，出线导体与回线导体之间的距离大致与磁极距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于以脉冲式电压运行的电动机器(2)的转子(1)，所述转子(1)具有：
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至少一个传感器元件(3)，所述至少一个传感器元件被配置成检测所述转子(1)的至少一个状态参量；
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与所述至少一个传感器元件(3)连接的信号处理单元(4)，所述信号处理单元被配置成根据检测到的所述转子(1)的状态参量生成测量数据并且将所述测量数据传输至控制装置(5)；以及
·
至少一个感应线圈(7)，所述至少一个感应线圈具有至少一个电导体(8)并且至少间接地布置在所述转子(1)的端侧，其中所述感应线圈(7)与基波场的调制相调谐并且被配置成从在所述电动机器(2)以脉冲式电压运行期间形成的端部杂散磁场(12)的基波场生成电能。2.根据权利要求1所述的转子(1)，其中所述至少一个感应线圈(7)被配置成给所述信号处理单元(4)和/或所述至少一个传感器元件(3)供应电能。3.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其中所述至少一个感应线圈(7)布置在所述转子(1)上的磁极内，其中所述至少一个感应线圈(7)的线圈宽度(6)大体上恰好与磁极距(P)相对应。4.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其中所述至少一个感应线圈(7)布置在所述转子(1)上的磁极内，其中所述至少一个感应线圈(7)的线圈宽度(6)与磁极距(P)的至少50％至150％相对应。5.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其中所述至少一个感应线圈(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：采埃孚股份公司，
类型：发明
国别省市：