[發明專利]產生正弦信號的用于確定角度位置的磁性裝置及包括這種裝置的多相旋轉電機

有效

• 申請號: 200980140257.4
• 申請日: 2009-10-07
• 公開（公告）號: CN102177418A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 卡迪加.埃爾巴拉卡;讓-馬克.杜布斯;瑪米.拉科托瓦奧;朱利恩.馬斯法勞德
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機設備公司
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明涉及一種用于確定角度位置的磁性裝置，其產生信號，該信號包括近似正弦波的交流成分。

該裝置被設計為特別用于確定多相旋轉電機的轉子的角度位置。

本發明由此還涉及包括該類型裝置的多相旋轉電機。

背景技術

在用于確定角度位置的裝置中使用霍爾效應傳感器或具有磁阻(magneto-resistance)的傳感器在現有技術中是已知的，特別是用于控制汽車工業中使用的特定旋轉電機。

這些裝置的例子由VALEO?EQUIPEMENTS?ELECTRIQUES?MOTEUR公司在國際專利申請WO2006/010864中給出。

由傳感器提供的信號通常包括高水平的諧波，常常必須被處理以獲得允許更好控制多相旋轉電機的正弦信號。

根據前述申請的教導，從這些傳感器獲得的未處理信號的某些特定線性組合沒有諧波，且接近于理想的正弦波形。

在美國專利US6720763中，其也描述了分解器、磁性標靶，其由多極磁環或盤組成，用于在傳感器附近建立磁場，該磁場可產生輸出正弦信號而不需要額外的處理。

但是，沒有關于所獲得的正弦信號的純凈度的準確信息被披露。

此外，申請人通過實驗已經發現這些信號的諧波水平或該純凈度對于裝置的不同元件的機械公差和裝配的離散(dispersion)、對于標靶的磁性材料的性質的離散、以及對于運行溫度是敏感的。

前述美國專利也不包括任何關于這些點的內容，而這些點對于工業應用目的是至關重要的。

還已知用于角度確定的裝置，也稱為“分解器(resolver)”，其布置在交流發電機起動器的轉子軸的端部處，且提供代表該轉子的角度位置的信號。

發明內容

本發明的目的由此是通過選擇用于確定角度位置的磁性裝置的理想特性來消除上述缺陷，該類型的磁性裝置產生正弦信號且包括：

-多極磁環，其繞軸線旋轉，且建立可根據旋轉角度變化的磁場；

-磁性傳感器，其布置在該磁場中，且產生該正弦信號；和

-氣隙，其通過將傳感器在徑向平面上與磁環間隔開距離E而形成。

明顯地，該目的在多極磁環沿徑向方向的厚度e相對于氣隙E的第一比e/E為0.4至2.3時實現。

根據本發明，該環沿軸向方向的高度h相對于該厚度e的第二比h/e為1.5至8。

特別有利地，根據本發明，該厚度e為1mm至5mm，且優選地氣隙E為1mm至4mm。

有益之處得自于，多極磁環的外半徑優選地為40mm至80mm。

該環有利地由彈性鐵氧體(elasto-ferrite)構成。表面磁化水平優選地在25℃時為500Gs至800Gs。

根據本發明的用于確定角度位置的磁性裝置產生正弦信號，該正弦信號具有峰-峰值，其特別有利地為1V至4V。

本發明還涉及一種多相旋轉電機，其包括定子和轉子，其特征在于，還額外地包括用于確定角度位置的磁性裝置，該磁性裝置產生正弦信號，該磁性裝置的傳感器與定子為整體，且該磁性裝置的多極磁環被軸向地固定至轉子，且具有上述的理想特性。

這些少數實質特性將使得本領域技術人員明白根據本發明的用于確定角度位置的磁性裝置提供的優點，與現有技術相比，產生的正弦信號的諧波的水平降低。

本發明的詳細說明將在下面的說明中給出，其結合附圖提供。應注意，這些圖的目的簡單地是用于圖解說明的文字，且它們不對本發明的范圍構成任何限制。

附圖說明

圖1a是根據本發明的產生正弦信號的用于確定角度位置的磁性裝置的總體示意圖。圖1b示出了圖1a中的裝置的多極磁環的部分徑向截面。

圖2a示出了對于兩個軸向偏置隨多極磁環的間隔變化的由傳感器測量的磁化水平。

圖2b示出了對于恒定氣隙且對于多極磁環的多個直徑隨傳感器的軸向偏置變化的由傳感器測量的磁化水平。

圖3示出了對于兩個不同環境溫度隨傳感器的氣隙和軸向偏置變化的由傳感器測量的磁化水平。

圖4a示出了對于多極磁環的兩個不同徑向厚度隨角度位置變化的由傳感器測量的磁化水平。

圖4b示意地示出了具有兩個不同徑向厚度的兩個多極磁環，其影響在圖4a中示出。

圖5a和5b示出了氣隙的機械裝配離散對傳感器測量的磁化水平的影響。

圖6示出了對于多極磁環的兩個不同軸向高度/徑向厚度比，傳感器的軸向定位的機械裝配離散對傳感器測量的磁化水平的影響。