专利名称：转子和用于识别转子的转子位置的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机的转子，该转子通过轴旋转并包括转子磁体， 还涉及一种用于识别转子的转子位置的装置。
背景技术：
为了使电整流电机(EC电机)换向，需要识别转子在每个时刻的 准确位置。已知可以通过无传感器或有传感器的方法识别转子位置。为了通过传感器检测转子位置，使设置在转子上的发送器磁体对准 转子磁体的磁化。通过传感器检测发送器磁体的磁场，并且使所提供的 信号用于识别转子位置。通过这种方式能够在电机停止时自动识别转子 位置，但是必需使发送器磁体高度准确地对准转子磁体的磁化以及稳定 地固定发送器磁体。为了无传感器地识别转子位置经常使用电动力反作用(back EMF (反电势))。尽管这种反作用在低转速时无法提供足够的信号用于分 析，但是无需附加的用于识别转子位置的部件。但是经常由于正好在低速时使用手持工具机，例如电动螺丝刀，因 此无传感器的转子位置识别不适用于这种工具机。发明内容本发明涉及一种电机的转子，该转子通过轴旋转，并包括转子磁体。 本发明提出，在转子侧设有软磁性的耦合元件，该耦合元件使转子 的杂散磁场导引到一个或多个感应磁场的传感器。所述耦合元件在转子磁体磁化后可以至少部分地导引漏磁通，使它 可以被设在附近的感应磁场的传感器检测到。因为检测的磁流直接源于 转子磁体，因此总是可以检测到转子的精确位置。所迷感应磁场的传感 器尤其可以是霍尔传感器。所述耦合元件优选是软磁性的金属材料。可 以有利地省去发送器磁体，并因此也省掉使发送器磁体精确对准转子磁 体的磁化。所述软磁性的耦合元件比发送器磁体更便宜并且在装配时需 要更少的费用。此外转子磁体的磁化过程不会受到耦合元件的影响。在发送器磁体中还可能存在着隐患，即发送器磁体在转子磁体磁化过程期 间消磁，这种隐患按照本发明同样得以克服。所述软磁性的耦合元件还 能到定子绕组且尤其到(端側)端部绕组大间隔地进行装配，因此使绕 组的杂散场不影响传感器。原则上各种软磁性的材料都适合作为耦合元件的材料，它在例如每分钟35000转的运行条件下具有足够的机械稳定 性。所述耦合元件优选构造成套筒，它在轴上设置在转子磁体的杂散场 范围内。可以简单、节省空间且不费事地完成装配。所述耦合元件可以沿着轴向方向固定在转子》兹体上。优选在轴与耦 合元件之间设置模塑材料。所述模塑材料使耦合元件即使在高速运行和 温度变化的时候也能可靠地固定在轴上。对于模塑材料可以使用非铁磁 材料。所述模塑材料形成耦合元件与轴之间的磁隔绝体。所述构造成套筒的耦合元件可以有利地在其背离转子磁体的端部 上具有颈圏。由此可以使转子磁体的漏磁通向着感应磁场的传感器会 聚，其优点是在低速时的更高灵敏度。也可以选择或附加地，使所述构造成套筒的耦合元件在其面对转子 磁体的端部上具有颈围。优选使所述颈圏顶靠在转子磁体上。通过这种 方式可以更好地检测转子磁体的漏磁通并且提高测量精度。所述耦合元件也可以构造成圆柱体。本发明还提出 一 种用于识别电机转子位置的装置，该电机具有转 子，该转子通过轴旋转，所述装置包括转子》兹体和至少一个感应磁场的 传感器。设有耦合元件，该耦合元件将转子的杂散磁场导引到感应磁场 的传感器。所述耦合元件优选可以在轴向上至少延伸到感应磁场的传感器。由 此可以保证可靠地识别转子位置。由于耦合元件的简单几何结构，即构 造成没有颈圈的圆柱形套筒，或者构造成在套筒的一端或两端上具有颈 圈的套筒，能够使耦合元件易于匹配电机的不同型式。本发明还提出一种电动工具机，尤其是电动螺丝刀，它具有所述装置。
由下面的附图描述给出其它优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、描述和权利要求包含大量的特征组合。专业人员可以适宜地单独 考虑特征并且组成有意义的其它组合。附图中图la、 lb示出优选的转子的纵截面图(图la)和转子磁体的横截 面图，具有示出的磁化方向，图2a、 2b以立体图(图2a)和纵截面图(图2b)示出具有圆柱形 耦合元件的优选转子的第 一优选结构，图3a、 3b以立体图(图3a)和纵截面图(图3b)示出优选转子的 第一优选结构，具有圆柱形的耦合元件，该耦合元件在其自由端上具有 颈圏，图4a、 4b以立体图(图4a)和纵截面图(图4b)示出优选转子的 第一优选结构，具有圓柱形的耦合元件，该耦合元件在其邻接转子磁体 的端部上具有颈圈，图5示出优选的电动工具才几。
具体实施方式
在附图中相同或功能相同的部件配有相同的附图标记。为了解释本发明图la在电机(未示出)的优选的转子IO的纵截面 图中示出一个用于识别转子10的位置的优选的装置14,所述转子通过 轴12旋转。在转子10的轴12上设有转子磁体18,其磁化44横交于旋 转轴线32延伸，如通过图la和图lb在转子磁体18的横截面中的箭头 所表示的那样。在转子磁体18的一个端部16附近，在定子(未示出) 上装配感应磁场的传感器40,例如霍尔传感器。在无电刷的电机中，通 常可设有多个、例如三个传感器作为位置发送器磁体。在所示示例中，所述转子磁体18优选构造成整体的空心圆柱体， 它两极径直相对地、即平行于以及横交于磁体磁化，如同通过箭头所示 的那样。如果磁体构造成多件式的单个的环体，或者构造成壳罩的形式， 则本发明也可以有不同的形式。同样本发明不局限于两极的结构，而是 也可以用于多极磁体，例如四极、六极或八极等，其中在多于两极时， 不再径直相对地磁化，而是横向实现磁化。按照本发明的笫一方面，在转子侧沿纵向方向34在转子磁体18旁 设有软磁性的耦合元件20,它将转子10的杂散磁场42导引到感应^f兹场的传感器40,该传感器设置在例如未示出的定子附近。所述耦合元件 20可以有利地远离定子(未示出)的端部绕组设置，由此可以使可能由 端部绕组引起的干扰信号最小化。所述耦合元件20例如构造成套筒，它在轴12上设置在转子磁体18 的杂散场42区域内。感应磁场的传感器40通过信号线继续将检测信号 传导到未示出的常见的电子装置，该电子装置以公知的方式由此确定转 子位置。所述耦合元件20沿着轴向方向固定在转子》兹体18上，通过在轴12 与耦合元件20之间设置模塑材料30，耦合元件20挤压在模塑材料上， 或者模塑材料挤压耦合元件20与轴12之间的空隙。在所示实施例中， ;溪塑材料30也固定转子;兹体18。在将转子;兹体18固定在轴12上时， 将模塑材料30例如塑料物质注塑或挤压到转子磁体18与轴12之间。 在这个工作步骤中，可以使按照本发明的耦合元件20同时与转子磁体 18组装。但是也可以设想，使轴12在第一步骤中通过模塑材料30注塑 包封或者挤压成型，接着才使转子磁体18与耦合元件20挤压或粘接。图2a、 2b、 3a、 3b、 4a、 4b以立体图(分别为图2a、 3a、 4a)和 纵截面图(分别为图2b, 3b， 4b)示出优选转子IO的不同实施方式， 其中图2a和2b的结构对应于图la中的结构，为了避免不必要的重复可 以参阅图1的描述。所述耦合元件20在这个第一结构中优选构造成套 筒，并且沿着纵向方向设置在转子磁体18旁，并且通过其面对转子的 端部22顶靠在转子;兹体18上。如图2a和2b所示，所迷耦合元件20也可以具有颈圈，它优选环 绕着构造成套筒的耦合元件20构成。所述颈圏28设在耦合元件20的 背离转子磁体18的端部24上。由此可以特别有效地使杂散磁场会聚地 导引到位于附近的感应磁场的传感器40 (见图la)。图3a和3b示出可选择的结构，其中构造成套筒的耦合元件20在 其面对转子磁体18的端部22上具有颈圏26，其中该颈圏26可以顶靠 在转子磁体18上。由此可以使杂散磁场特别有效地耦入到耦合元件20 中。当然也能够实现图2a、 2b和3a、 3b中实施例的组合，其中可以在 构造成圓柱形套筒的耦合元件20的两个端部22、 24上分别设置一个颈 團24、 26。图5示例地示出优选的电动工具机100,尤其是电动螺丝刀，具有 在上述描述中且例如在图2a、 2b、 3a、 3b、 4a、 4b中所示的结构的装置 14。
权利要求
1.电机(100)的转子(10)，该转子通过轴(12)旋转，并包括转子磁体(18)，其特征在于，在转子侧设有软磁性的耦合元件(20)，该耦合元件将转子(10)的杂散磁场(42)导引到一个或多个感应磁场的传感器(40)。
2. 如权利要求l所述的转子，其特征在于，所述耦合元件(20)构 造成套筒，该套筒在轴(12)上设置在转子磁体(18)的杂散场(42) 范围内。
3. 如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述耦合元件(20) 沿着轴向方向固定在转子磁体(8)上。
4. 如权利要求1所述的转子，其特征在于，在轴(12)与耦合元件 (20)之间设置模塑材料(30)。
5. 如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述构造成套筒的耦合 元件(20)在其背离转子磁体(18)的端部(24)上具有颈圈(28)。
6. 如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述构造成套筒的耦合 元件(20)在其面对转子磁体(18)的端部(22)上具有颈圏(26)。
7. 如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述颈圏(26)顶靠在 转子磁体(18)上。
8. 如权利要求l所迷的转子，其特征在于，所述耦合元件(20)构 造成圆柱体。
9. 用于识别具有转子(10 )的电机(100 )的转子位置的装置(14 )， 所述转子通过轴(12)旋转，所述装置包括转子磁体(18)和至少一个 感应磁场的传感器(40),其特征在于，设有耦合元件(20),该耦合 元件将转子(10)的杂散^f兹场(42)导引到感应磁场的传感器(40)。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述耦合元件(20) 在轴向上至少延伸到感应磁场的传感器(40)。
11. 电动工具机(IOO)，具有如上述权利要求中任一项所述的装置。
12. 如权利要求11所述的电动工具机(100),其特征在于，所述 电动工具机(100)是电动螺丝刀。
全文摘要
本发明涉及转子和用于识别转子的转子位置的装置。本发明涉及一种电机(100)的转子(10)，该转子通过轴(12)旋转，并包括转子磁体(18)。本发明提出，设有软磁性的耦合元件(20)，该耦合元件将转子(10)的杂散磁场(42)导引到一个或多个感应磁场的传感器(40)。
文档编号B25F3/00GK101599666SQ20091014134
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月3日
发明者S·拉伯, U·彼得, V·博希 申请人:罗伯特·博世有限公司