用于旋转电机的马达位置感测系统技术方案

本申请涉及用于旋转电机的马达位置感测系统。提供了一种电机，包括设置在电机壳体内的转子结构，其中第二转子端部具有多个轴向堆叠的叠层。电机还包括马达位置传感器系统，该马达位置传感器系统包括限定在多个轴向堆叠的叠层中的第一多个切口，其中第一多个切口在每个叠层处具有逐渐变小的截面面积。马达位置传感器系统还包括限定在多个轴向堆叠的叠层中的第二多个切口，其中第二多个切口在每个叠层处具有逐渐变小的截面面积。马达位置传感器系统还包括与第二转子端部轴向间隔的多个马达传感器，以及与第二转子端部和多个马达传感器轴向间隔的多个传感器磁体。器轴向间隔的多个传感器磁体。器轴向间隔的多个传感器磁体。

【技术实现步骤摘要】
用于旋转电机的马达位置感测系统


[0001]本申请一般涉及电机，更具体地说，涉及一种用于电机的马达位置传感器系统。

技术介绍

[0002]各种类型的旋转电机被用于大量的应用中。例如，永磁同步机(PMSM)由于其高功率密度、卓越的控制性能和可靠性而被广泛用于电驱动应用中。
[0003]转子位置感测对于PMSM的有效运行至关重要。通常使用齿轮齿传感器(GTS)和基于永磁体的传感器(PMS)进行一些交通工具系统的PMSM中的转子位置感测。这两种感测术都很有效且发展良好。然而，这些感测技术需要除了有效马达长度以外的单独布置和附加空间。此外，基于永磁体的转子位置传感器可能会遭遇与磁体脱落、脱位和/或退磁有关的问题，其中的任一项问题都会产生错误的转子位置数据。
[0004]在上述系统中，位置传感器系统被放置在推进系统壳体或EPS马达壳体的壳体的轴向端部处。对于GTS型和PMS型的传感器系统，都要求传感器系统与主马达之间有一定的空间隔离。因此，马达壳体的轴向长度显著增加以包含感测系统，如以下所述。
[0005]GTS系统的部件通常包括两组由磁性材料制成的齿装置、两个永磁体和两组磁性传感器。传感器系统的永磁体朝向齿轮齿进行磁化。磁性传感器放置在磁体和齿轮齿之间。随着转子和磁性齿轮的旋转，传感器
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磁体的磁场将经历可变磁阻路径(variable reluctance path)。齿轮成形为使得在磁性传感器中产生正弦输出。GTS系统的优点包括坚固的机械结构和低成本。然而，它需要在轴上容纳轴向间隔的两个永磁体和齿轮齿组。因此，它显著增加了马达的轴向长度和轴长度。
[0006]基于永磁体的传感器系统具有放置在轴的端部处的环形永磁体。多个霍尔传感器被放置在环形路径中，并与磁体具有一定的轴向距离。传感器将产生正弦输出信号，正弦输出信号被后处理，以产生准确的转子位置。虽然永磁体传感器的性能很强，但制造成本很高，而且它需要在轴的一端处有专用的空间。PMS系统的一个问题是，在较高的运行速度下，磁体可能会脱落或变得轻微旋转或脱位。在这种情况下，在预测马达位置时位置感测会显示出错误的结果。

技术实现思路

[0007]根据本公开的一方面，一种电机包括设置在定子和马达壳体内的转子结构，该转子结构从第一转子端部延伸到第二转子端部，其中第二转子端部具有多个轴向堆叠的叠层。电机还包括马达输出轴，该马达输出轴与第一转子端部操作性地联接或与第一转子端部整体形成。电机还包括马达位置传感器系统。马达位置传感器系统包括限定在第二转子端部处的多个轴向堆叠的叠层中的第一多个切口(first plurality of cutouts)，其中第一多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积。马达位置传感器系统还包括限定在第二转子端部处的多个轴向堆叠的叠层上的第二多个切口(second plurality of cutouts)，其中第二多个切口在多个轴向堆叠的叠层的每个叠层
处具有逐渐变小的截面面积，其中在转子结构上第二多个切口布置在第一多个切口的径向外部。马达位置传感器系统还包括与第二转子端部轴向间隔的多个马达传感器。马达位置传感器系统还包括多个传感器磁体，所述多个传感器磁体与第二转子端部和多个马达传感器轴向间隔，其中多个马达传感器和多个传感器磁体操作性地联接到印刷电路板，所述印刷电路板操作性地联接到马达壳体。
[0008]根据本公开的另一方面，用于交通工具(vehicle，车辆)的电动转向(EPS)系统包括齿轮，所述齿轮操作性地连接至转向系统部件，以对转向力(steering effort)提供机械辅助。EPS系统还包括具有转子结构的永磁同步机(PMSM)，该转子结构设置在定子和马达壳体内，该转子结构从第一转子端部延伸到第二转子端部，其中第二转子端部具有多个轴向堆叠的叠层。EPS系统还包括马达输出轴，该马达输出轴与第一转子端部操作性地联接或与第一转子端部整体形成，该马达输出轴操作性地联接到齿轮，以将动力从PMSM传输到齿轮。EPS系统还包括马达位置传感器系统。马达位置传感器系统包括限定在第二转子端部处的多个轴向堆叠的叠层中的第一多个切口，其中第一多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积。马达位置传感器系统还包括限定在第二转子端部处的多个轴向堆叠的叠层中的第二多个切口，其中所述第二多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积，其中在转子结构上所述第二多个切口布置在所述第一多个切口的径向外部。
[0009]根据本公开的另一个方面，提供了一种检测电机的马达位置的方法。该方法包括将多个传感器磁体布置成与转子结构的端部轴向间隔，其中转子结构的端部包括限定在多个轴向堆叠的叠层中的第一多个切口和第二多个切口，其中第一多个切口在多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积，并且第二多个切口在多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积，其中在转子结构上第二多个切口布置在第一多个切口的径向外部。该方法还包括在转子结构的端部与多个传感器磁体之间布置多个马达传感器。该方法还包括在转子结构旋转时朝向具有第一多个切口和第二多个切口的叠层产生磁通量，以通过第一多个切口和第二多个切口提供可变磁阻路径。该方法还包括用一对输出信号检测磁通量的变化。该方法还包括基于所述一对输出信号计算转子结构的角位置。
[0010]从下文中结合附图的描述中，这些及其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
[0011]被认作是本专利技术的主题被特别地指出，并在本说明书结尾部分的权利要求中被清楚地请求保护。从以下详细描述并结合附图，本专利技术的前述和其它特征及优点显而易见，附图中：
[0012]图1示意性地示出了电动转向(EPS)系统；
[0013]图2是交通工具系统的马达的立体图；
[0014]图3是用于马达的马达位置传感器系统的立体图；
[0015]图4是图3的马达位置传感器系统的一部分的放大图；
[0016]图5是图3和图4的马达位置传感器系统的正视图；
[0017]图6是图3至图5的马达位置传感器系统的一部分的平面图；
[0018]图7是根据本公开的另一方面的马达位置传感器系统的立体图；
[0019]图8是根据本公开的另一方面的马达位置传感器系统的立体图；以及
[0020]图9是图8的马达位置传感器系统的一部分的放大图。
具体实施方式
[0021]参考附图，其中将参考具体的实施例描述本专利技术，但不限于此，图1是适合于本公开的实施例的实施的电动转向(EPS)系统40的示例性实施例。转向机构36是齿条和小齿轮型系统，包括位于壳体50内的带齿(toothed)齿条(未示出)，以及位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者的输入(在下文中表示为方向盘26(例如，手轮或类似物)的转动)，上转向轴29转动，而通过万向接头34与上转向轴29连接的下转向轴51使小齿轮转动。小齿轮的旋转使齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机，包括：转子结构，设置在定子和马达壳体内，所述转子结构从第一转子端部延伸到第二转子端部，其中所述第二转子端部具有多个轴向堆叠的叠层；马达输出轴，与所述第一转子端部操作性地联接或与所述第一转子端部整体形成；以及马达位置传感器系统，包括：第一多个切口，限定在所述第二转子端部处的所述多个轴向堆叠的叠层中，其中所述第一多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积；第二多个切口，限定在所述第二转子端部处的所述多个轴向堆叠的叠层中，其中所述第二多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积，其中在所述转子结构上所述第二多个切口布置在所述第一多个切口的径向外部；多个马达传感器，与所述第二转子端部轴向间隔；及多个传感器磁体，与所述第二转子端部及所述多个马达传感器轴向间隔，其中所述多个马达传感器和所述多个传感器磁体操作性地联接到印刷电路板，所述印刷电路板操作性地联接到所述马达壳体。2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第二多个切口中的切口数量大于所述第一多个切口中的切口数量。3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述第二多个切口中的切口数量比所述第一多个切口中的切口数量多一个。4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一多个切口和所述第二多个切口均以各自的环形图案布置，其中所述第二多个切口同心地围绕所述第一多个切口。5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一多个切口和所述第二多个切口以基本梯形的截面形成。6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一多个切口和所述第二多个切口以基本环形的截面形成。7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述多个马达传感器被分成多个组，所述多个组中的每组都包括与所述第一多个切口和/或所述第二多个切口中的相应切口径向对齐的至少一个传感器。8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机为永磁同步机。9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机是交通工具的电动转向系统的一部分。10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机是电动交通工具推进系统的一部分。11.根据权利要求1所述的电机，还包括限定在所述第二转子端部处的所述多个轴向堆叠的叠层中的第三多个切口，其中所述第三多个切口在所述多个轴向堆叠的叠层的每个叠层处具有逐渐变小的截面面积，其中在所述转子结构上所述第三多个切口布置在所述第二多个切口的径向外部。12.一种用于交通工具的电动转向系统，包括：齿轮，与转向系统部件操作性地连接以对转向力提供机械辅助；永磁同步机，具有转子结构，所述转子结构设置在定子和马达壳体内，所述转子结构从第一转子端部延伸到第二转子端部，其中所述第二转子端部具有多个轴向堆叠的叠层；
马达输出轴，与所述第一转...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：