專利名稱：轉(zhuǎn)子和用于識(shí)別轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子位置的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過軸旋轉(zhuǎn)并包括轉(zhuǎn)子磁體， 還涉及一種用于識(shí)別轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子位置的裝置。
背景技術(shù)：
為了使電整流電機(jī)(EC電機(jī))換向，需要識(shí)別轉(zhuǎn)子在每個(gè)時(shí)刻的 準(zhǔn)確位置。已知可以通過無傳感器或有傳感器的方法識(shí)別轉(zhuǎn)子位置。為了通過傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，使設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的發(fā)送器磁體對(duì)準(zhǔn) 轉(zhuǎn)子磁體的磁化。通過傳感器檢測(cè)發(fā)送器磁體的磁場(chǎng)，并且使所提供的 信號(hào)用于識(shí)別轉(zhuǎn)子位置。通過這種方式能夠在電機(jī)停止時(shí)自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)子 位置，但是必需使發(fā)送器磁體高度準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子磁體的磁化以及穩(wěn)定 地固定發(fā)送器磁體。為了無傳感器地識(shí)別轉(zhuǎn)子位置經(jīng)常使用電動(dòng)力反作用(back EMF (反電勢(shì)))。盡管這種反作用在低轉(zhuǎn)速時(shí)無法提供足夠的信號(hào)用于分 析，但是無需附加的用于識(shí)別轉(zhuǎn)子位置的部件。但是經(jīng)常由于正好在低速時(shí)使用手持工具機(jī)，例如電動(dòng)螺絲刀，因 此無傳感器的轉(zhuǎn)子位置識(shí)別不適用于這種工具機(jī)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過軸旋轉(zhuǎn)，并包括轉(zhuǎn)子磁體。 本發(fā)明提出，在轉(zhuǎn)子側(cè)設(shè)有軟磁性的耦合元件，該耦合元件使轉(zhuǎn)子 的雜散磁場(chǎng)導(dǎo)引到一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器。所述耦合元件在轉(zhuǎn)子磁體磁化后可以至少部分地導(dǎo)引漏磁通，使它 可以被設(shè)在附近的感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器檢測(cè)到。因?yàn)闄z測(cè)的磁流直接源于 轉(zhuǎn)子磁體，因此總是可以檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的精確位置。所迷感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感 器尤其可以是霍爾傳感器。所述耦合元件優(yōu)選是軟磁性的金屬材料?？?以有利地省去發(fā)送器磁體，并因此也省掉使發(fā)送器磁體精確對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子磁 體的磁化。所述軟磁性的耦合元件比發(fā)送器磁體更便宜并且在裝配時(shí)需 要更少的費(fèi)用。此外轉(zhuǎn)子磁體的磁化過程不會(huì)受到耦合元件的影響。在發(fā)送器磁體中還可能存在著隱患，即發(fā)送器磁體在轉(zhuǎn)子磁體磁化過程期 間消磁，這種隱患按照本發(fā)明同樣得以克服。所述軟磁性的耦合元件還 能到定子繞組且尤其到(端側(cè))端部繞組大間隔地進(jìn)行裝配，因此使繞 組的雜散場(chǎng)不影響傳感器。原則上各種軟磁性的材料都適合作為耦合元件的材料，它在例如每分鐘35000轉(zhuǎn)的運(yùn)行條件下具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定 性。所述耦合元件優(yōu)選構(gòu)造成套筒，它在軸上設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁體的雜散場(chǎng) 范圍內(nèi)?？梢院?jiǎn)單、節(jié)省空間且不費(fèi)事地完成裝配。所述耦合元件可以沿著軸向方向固定在轉(zhuǎn)子》茲體上。優(yōu)選在軸與耦 合元件之間設(shè)置模塑材料。所述模塑材料使耦合元件即使在高速運(yùn)行和 溫度變化的時(shí)候也能可靠地固定在軸上。對(duì)于模塑材料可以使用非鐵磁 材料。所述模塑材料形成耦合元件與軸之間的磁隔絕體。所述構(gòu)造成套筒的耦合元件可以有利地在其背離轉(zhuǎn)子磁體的端部 上具有頸圏。由此可以使轉(zhuǎn)子磁體的漏磁通向著感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器會(huì) 聚，其優(yōu)點(diǎn)是在低速時(shí)的更高靈敏度。也可以選擇或附加地，使所述構(gòu)造成套筒的耦合元件在其面對(duì)轉(zhuǎn)子 磁體的端部上具有頸圍。優(yōu)選使所述頸圏頂靠在轉(zhuǎn)子磁體上。通過這種 方式可以更好地檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁體的漏磁通并且提高測(cè)量精度。所述耦合元件也可以構(gòu)造成圓柱體。本發(fā)明還提出 一 種用于識(shí)別電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的裝置，該電機(jī)具有轉(zhuǎn) 子，該轉(zhuǎn)子通過軸旋轉(zhuǎn)，所述裝置包括轉(zhuǎn)子》茲體和至少一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)的 傳感器。設(shè)有耦合元件，該耦合元件將轉(zhuǎn)子的雜散磁場(chǎng)導(dǎo)引到感應(yīng)磁場(chǎng) 的傳感器。所述耦合元件優(yōu)選可以在軸向上至少延伸到感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器。由 此可以保證可靠地識(shí)別轉(zhuǎn)子位置。由于耦合元件的簡(jiǎn)單幾何結(jié)構(gòu)，即構(gòu) 造成沒有頸圈的圓柱形套筒，或者構(gòu)造成在套筒的一端或兩端上具有頸 圈的套筒，能夠使耦合元件易于匹配電機(jī)的不同型式。本發(fā)明還提出一種電動(dòng)工具機(jī)，尤其是電動(dòng)螺絲刀，它具有所述裝置。


由下面的附圖描述給出其它優(yōu)點(diǎn)。在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。附圖、描述和權(quán)利要求包含大量的特征組合。專業(yè)人員可以適宜地單獨(dú) 考慮特征并且組成有意義的其它組合。附圖中圖la、 lb示出優(yōu)選的轉(zhuǎn)子的縱截面圖(圖la)和轉(zhuǎn)子磁體的橫截 面圖，具有示出的磁化方向，圖2a、 2b以立體圖(圖2a)和縱截面圖(圖2b)示出具有圓柱形 耦合元件的優(yōu)選轉(zhuǎn)子的第 一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖3a、 3b以立體圖(圖3a)和縱截面圖(圖3b)示出優(yōu)選轉(zhuǎn)子的 第一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，具有圓柱形的耦合元件，該耦合元件在其自由端上具有 頸圏，圖4a、 4b以立體圖(圖4a)和縱截面圖(圖4b)示出優(yōu)選轉(zhuǎn)子的 第一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，具有圓柱形的耦合元件，該耦合元件在其鄰接轉(zhuǎn)子磁體 的端部上具有頸圈，圖5示出優(yōu)選的電動(dòng)工具才幾。
具體實(shí)施方式
在附圖中相同或功能相同的部件配有相同的附圖標(biāo)記。為了解釋本發(fā)明圖la在電機(jī)(未示出)的優(yōu)選的轉(zhuǎn)子IO的縱截面 圖中示出一個(gè)用于識(shí)別轉(zhuǎn)子10的位置的優(yōu)選的裝置14,所述轉(zhuǎn)子通過 軸12旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子10的軸12上設(shè)有轉(zhuǎn)子磁體18,其磁化44橫交于旋 轉(zhuǎn)軸線32延伸，如通過圖la和圖lb在轉(zhuǎn)子磁體18的橫截面中的箭頭 所表示的那樣。在轉(zhuǎn)子磁體18的一個(gè)端部16附近，在定子(未示出) 上裝配感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器40,例如霍爾傳感器。在無電刷的電機(jī)中，通 ?？稍O(shè)有多個(gè)、例如三個(gè)傳感器作為位置發(fā)送器磁體。在所示示例中，所述轉(zhuǎn)子磁體18優(yōu)選構(gòu)造成整體的空心圓柱體， 它兩極徑直相對(duì)地、即平行于以及橫交于磁體磁化，如同通過箭頭所示 的那樣。如果磁體構(gòu)造成多件式的單個(gè)的環(huán)體，或者構(gòu)造成殼罩的形式， 則本發(fā)明也可以有不同的形式。同樣本發(fā)明不局限于兩極的結(jié)構(gòu)，而是 也可以用于多極磁體，例如四極、六極或八極等，其中在多于兩極時(shí)， 不再?gòu)街毕鄬?duì)地磁化，而是橫向?qū)崿F(xiàn)磁化。按照本發(fā)明的笫一方面，在轉(zhuǎn)子側(cè)沿縱向方向34在轉(zhuǎn)子磁體18旁 設(shè)有軟磁性的耦合元件20,它將轉(zhuǎn)子10的雜散磁場(chǎng)42導(dǎo)引到感應(yīng)^f茲場(chǎng)的傳感器40,該傳感器設(shè)置在例如未示出的定子附近。所述耦合元件 20可以有利地遠(yuǎn)離定子(未示出)的端部繞組設(shè)置，由此可以使可能由 端部繞組引起的干擾信號(hào)最小化。所述耦合元件20例如構(gòu)造成套筒，它在軸12上設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁體18 的雜散場(chǎng)42區(qū)域內(nèi)。感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器40通過信號(hào)線繼續(xù)將檢測(cè)信號(hào) 傳導(dǎo)到未示出的常見的電子裝置，該電子裝置以公知的方式由此確定轉(zhuǎn) 子位置。所述耦合元件20沿著軸向方向固定在轉(zhuǎn)子》茲體18上，通過在軸12 與耦合元件20之間設(shè)置模塑材料30，耦合元件20擠壓在模塑材料上， 或者模塑材料擠壓耦合元件20與軸12之間的空隙。在所示實(shí)施例中， ;溪塑材料30也固定轉(zhuǎn)子;茲體18。在將轉(zhuǎn)子;茲體18固定在軸12上時(shí)， 將模塑材料30例如塑料物質(zhì)注塑或擠壓到轉(zhuǎn)子磁體18與軸12之間。 在這個(gè)工作步驟中，可以使按照本發(fā)明的耦合元件20同時(shí)與轉(zhuǎn)子磁體 18組裝。但是也可以設(shè)想，使軸12在第一步驟中通過模塑材料30注塑 包封或者擠壓成型，接著才使轉(zhuǎn)子磁體18與耦合元件20擠壓或粘接。圖2a、 2b、 3a、 3b、 4a、 4b以立體圖(分別為圖2a、 3a、 4a)和 縱截面圖(分別為圖2b, 3b， 4b)示出優(yōu)選轉(zhuǎn)子IO的不同實(shí)施方式， 其中圖2a和2b的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖la中的結(jié)構(gòu)，為了避免不必要的重復(fù)可 以參閱圖1的描述。所述耦合元件20在這個(gè)第一結(jié)構(gòu)中優(yōu)選構(gòu)造成套 筒，并且沿著縱向方向設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁體18旁，并且通過其面對(duì)轉(zhuǎn)子的 端部22頂靠在轉(zhuǎn)子;茲體18上。如圖2a和2b所示，所迷耦合元件20也可以具有頸圈，它優(yōu)選環(huán) 繞著構(gòu)造成套筒的耦合元件20構(gòu)成。所述頸圏28設(shè)在耦合元件20的 背離轉(zhuǎn)子磁體18的端部24上。由此可以特別有效地使雜散磁場(chǎng)會(huì)聚地 導(dǎo)引到位于附近的感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器40 (見圖la)。圖3a和3b示出可選擇的結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)造成套筒的耦合元件20在 其面對(duì)轉(zhuǎn)子磁體18的端部22上具有頸圏26，其中該頸圏26可以頂靠 在轉(zhuǎn)子磁體18上。由此可以使雜散磁場(chǎng)特別有效地耦入到耦合元件20 中。當(dāng)然也能夠?qū)崿F(xiàn)圖2a、 2b和3a、 3b中實(shí)施例的組合，其中可以在 構(gòu)造成圓柱形套筒的耦合元件20的兩個(gè)端部22、 24上分別設(shè)置一個(gè)頸 團(tuán)24、 26。圖5示例地示出優(yōu)選的電動(dòng)工具機(jī)100,尤其是電動(dòng)螺絲刀，具有 在上述描述中且例如在圖2a、 2b、 3a、 3b、 4a、 4b中所示的結(jié)構(gòu)的裝置 14。
權(quán)利要求
1.電機(jī)(100)的轉(zhuǎn)子(10)，該轉(zhuǎn)子通過軸(12)旋轉(zhuǎn)，并包括轉(zhuǎn)子磁體(18)，其特征在于，在轉(zhuǎn)子側(cè)設(shè)有軟磁性的耦合元件(20)，該耦合元件將轉(zhuǎn)子(10)的雜散磁場(chǎng)(42)導(dǎo)引到一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器(40)。
2. 如權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述耦合元件(20)構(gòu) 造成套筒，該套筒在軸(12)上設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁體(18)的雜散場(chǎng)(42) 范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述耦合元件(20) 沿著軸向方向固定在轉(zhuǎn)子磁體(8)上。
4. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在軸(12)與耦合元件 (20)之間設(shè)置模塑材料(30)。
5. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述構(gòu)造成套筒的耦合 元件(20)在其背離轉(zhuǎn)子磁體(18)的端部(24)上具有頸圈(28)。
6. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述構(gòu)造成套筒的耦合 元件(20)在其面對(duì)轉(zhuǎn)子磁體(18)的端部(22)上具有頸圏(26)。
7. 如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述頸圏(26)頂靠在 轉(zhuǎn)子磁體(18)上。
8. 如權(quán)利要求l所迷的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述耦合元件(20)構(gòu) 造成圓柱體。
9. 用于識(shí)別具有轉(zhuǎn)子(10 )的電機(jī)(100 )的轉(zhuǎn)子位置的裝置(14 )， 所述轉(zhuǎn)子通過軸(12)旋轉(zhuǎn)，所述裝置包括轉(zhuǎn)子磁體(18)和至少一個(gè) 感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器(40),其特征在于，設(shè)有耦合元件(20),該耦合 元件將轉(zhuǎn)子(10)的雜散^f茲場(chǎng)(42)導(dǎo)引到感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器(40)。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述耦合元件(20) 在軸向上至少延伸到感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器(40)。
11. 電動(dòng)工具機(jī)(IOO)，具有如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的電動(dòng)工具機(jī)(100),其特征在于，所述 電動(dòng)工具機(jī)(100)是電動(dòng)螺絲刀。
全文摘要
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子和用于識(shí)別轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子位置的裝置。本發(fā)明涉及一種電機(jī)(100)的轉(zhuǎn)子(10)，該轉(zhuǎn)子通過軸(12)旋轉(zhuǎn)，并包括轉(zhuǎn)子磁體(18)。本發(fā)明提出，設(shè)有軟磁性的耦合元件(20)，該耦合元件將轉(zhuǎn)子(10)的雜散磁場(chǎng)(42)導(dǎo)引到一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器(40)。
文檔編號(hào)B25F3/00GK101599666SQ20091014134
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者S·拉伯, U·彼得, V·博希 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司