带远程位置传感器的旋转式电机的制作方法

本申请涉及旋转电机以及相关的传感器和系统。

背景技术：

1、轴角度传感器能够用于提供指示电马达的输出轴的角度位置的实时信息，这对于在任何给定时间处确定马达的角速度以及转子相对于定子的相对位置是有用的。在电动和混合动力车辆中，驱动马达通常与逆变器配对，以将通常由一个或多个电池供应的dc功率转换成ac功率，或以其它方式在功率源与马达之间调制电功率。轴角度传感器通常安装在逆变器控制板上，逆变器控制板然后靠近某种形式的传感器目标(例如磁体、带齿的轮/盘等)定位在马达轴的非驱动端处。但在一些应用中，没有足够的轴向封装空间，从而需要逆变器远离马达的端定位，并且导致与将角度位置数据可靠传递到控制板相关联的问题。

技术实现思路

1、在一种实施方式中，一种电子控制电机包括旋转电机、传感器目标、传感器板、机器控制板和电线束。旋转电机包括壳和由壳可旋转地支承的转子轴。转子轴具有驱动端和其上安装传感器目标的相对端。传感器板由壳支承，并且包括定位在转子轴的相对端处的轴角度传感器。轴角度传感器配置成响应于传感器目标相对于轴角度传感器的移动而生成电信号。机器控制板位于壳外侧，并且包括控制器。电线束将传感器板和机器控制板互连，并且将与由轴角度传感器生成的电信号相对应的差分电信号对从传感器板传输到机器控制板。

2、在一些实施方式中，电子控制电机包括逆变器，该逆变器包括机器控制板。逆变器包括与控制器通信的功率模块，以部分地基于由轴角度传感器生成的电信号来调制供应到旋转电机的相电压。

3、在一些实施方式中，传感器板包括将由轴角度传感器生成的电信号从单端电信号转换成差分电信号对的发射器，并且机器控制板包括将接收到的差分电信号对转换成指示转子轴的角度位置的单端电信号的接收器。

4、在一些实施方式中，发射器和接收器经由低电压差分传信(lvds)与彼此通信。

5、在一些实施例中，轴角度传感器响应于转子轴的旋转而生成多个单端电信号。每个单端电信号转换成对应的差分电信号对，以经由电线束从传感器板传输到机器控制板。由机器控制板接收的每个差分电信号对转换成指示转子轴的角度位置的单端电信号。

6、在一些实施方式中，轴角度传感器使用正交编码来生成多个单端电信号，多个单端电信号包括表示转子轴的第一角度位置的第一信号、表示转子轴的不同的第二角度位置的第二信号，以及表示转子轴的标志(index)位置的第三信号。

7、在一些实施方式中，电子控制电机配置成经由电线束在轴角度传感器与控制器之间传输附加电信号。附加电信号是与轴角度传感器配置或诊断相关的数字信号。附加电信号可包括在控制器与轴角度传感器之间传输的两种或更多种信号。附加电信号可为经由低电压差分传信(lvds)通信的串行外设接口(spi)信号。

8、在一些实施方式中，传感器板包括将差分信号对传输到机器控制板的发射器，并且发射器接收从由机器控制板提供的较高供应电压导出的供应电压。可经由电线束在机器控制板处监测由发射器接收的供应电压。

9、在一些实施方式中，传感器目标是沿直径方向磁化的磁体。

10、在一些实施方式中，电线束构造为柔性电路或带状线缆。

11、在一些实施方式中，来自旋转电机的壳内的至少一个附加传感器的信号经由传感器板和电线束提供到控制板。该至少一个附加传感器可包括温度传感器或电流传感器。至少一个附加传感器可由来自控制板的供应电压经由电线束和传感器板供电，并且供应电压可为相对于传感器板的通过电压。至少一个附加传感器可包括经由传感器线束和公共连接器电连接到传感器板的多个附加传感器。传感器线束可至少部分地构造为柔性电路或带状线缆，传感器线束可沿每个附加传感器与传感器板之间的传感器线束的部分附连到马达壳，并且传感器线束可包括结合到平坦的柔性绝缘导体部分的加强部分并且经由加强部分安装到壳。

12、可设想，上述实施例和下面的附图或描述中描绘的任何其它实施例的任何数量的单独特征能够以任何组合进行组合以限定本发明，除非特征不兼容。

技术特征：

1.一种电子控制电机，包括：

2.根据权利要求1所述的电机，进一步包括逆变器，所述逆变器包括所述机器控制板，所述逆变器进一步包括与所述控制器通信的功率模块，以部分地基于由所述轴角度传感器生成的所述电信号来调制供应到所述旋转电机的相电压。

3.根据权利要求1所述的电机，其中所述传感器板包括将由所述轴角度传感器生成的所述电信号从单端电信号转换成所述差分电信号对的发射器，并且其中所述机器控制板包括将所述接收到的差分电信号对转换成指示所述转子轴的角度位置的单端电信号的接收器。

4.根据权利要求3所述的电机，其中所述发射器和所述接收器经由低电压差分传信(lvds)与彼此通信。

5.根据权利要求1所述的电机，其中所述轴角度传感器响应于所述转子轴的旋转而生成多个单端电信号，每个单端电信号转换成对应的差分电信号对，以经由所述电线束从所述传感器板传输到所述机器控制板，并且由所述机器控制板接收到的每个差分电信号对转换成指示所述转子轴的角度位置的单端电信号。

6.根据权利要求5所述的电机，其中所述轴角度传感器使用正交编码来生成所述多个单端电信号，所述多个单端电信号包括表示所述转子轴的第一角度位置的第一信号、表示所述转子轴的不同的第二角度位置的第二信号、以及表示所述转子轴的标志位置的第三信号。

7.根据权利要求1所述的电机，进一步配置成经由所述电线束在所述轴角度传感器与所述控制器之间传输附加电信号，所述附加电信号是与轴角度传感器配置或诊断相关的数字信号。

8.根据权利要求7所述的电机，其中所述附加电信号包括在所述控制器与所述轴角度传感器之间传输的两种或更多种信号。

9.根据权利要求7所述的电机，其中所述附加电信号为经由低电压差分传信(lvds)通信的串行外设接口(spi)信号。

10.根据权利要求1所述的电机，其中所述传感器板包括将所述差分信号对传输到所述机器控制板的发射器，所述发射器接收从由所述机器控制板提供的较高供应电压导出的供应电压。

11.根据权利要求10所述的电机，其中经由所述电线束在所述机器控制板处监测由所述发射器接收的所述供应电压。

12.根据权利要求1所述的电机，其中来自所述旋转电机的所述壳内的至少一个附加传感器的信号经由所述传感器板和所述电线束提供到所述控制板。

13.根据权利要求12所述的电机，其中所述至少一个附加传感器包括温度传感器或电流传感器。

14.根据权利要求12所述的电机，其中所述至少一个附加传感器由来自所述控制板的供应电压经由所述电线束和所述传感器板供电，所述供应电压为相对于所述传感器板的通过电压。

15.根据权利要求12所述的电机，进一步包括传感器线束，所述传感器线束包括结合到平坦的柔性绝缘导体部分的加强部分并且经由所述加强部分安装到所述壳。

技术总结
一种旋转电机包括经由差分传信与外部控制器通信的轴角度传感器。这种构造允许控制器远离马达的轴向端定位，同时通过相对长的电线束可靠地将转子角度或速度信息传输至控制器。轴角度传感器安装在传感器板上，该传感器板在转子轴的非驱动端处由机器壳承载。可选地，传感器板能够作用为集线器，来自多个机器传感器的信号收集在该集线器处，以被放置成经由用于传输传感器信息的同一电线束与控制器通信。

技术研发人员：J·C·巴赫
受保护的技术使用者：博格华纳公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1