[发明专利]产生正弦信号的用于确定角度位置的磁性装置及包括这种装置的多相旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定角度位置的磁性装置，其产生信号，该信号包括近似正弦波的交流成分。

该装置被设计为特别用于确定多相旋转电机的转子的角度位置。

本发明由此还涉及包括该类型装置的多相旋转电机。

背景技术

在用于确定角度位置的装置中使用霍尔效应传感器或具有磁阻(magneto-resistance)的传感器在现有技术中是已知的，特别是用于控制汽车工业中使用的特定旋转电机。

这些装置的例子由VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR公司在国际专利申请WO2006/010864中给出。

由传感器提供的信号通常包括高水平的谐波，常常必须被处理以获得允许更好控制多相旋转电机的正弦信号。

根据前述申请的教导，从这些传感器获得的未处理信号的某些特定线性组合没有谐波，且接近于理想的正弦波形。

在美国专利US6720763中，其也描述了分解器、磁性标靶，其由多极磁环或盘组成，用于在传感器附近建立磁场，该磁场可产生输出正弦信号而不需要额外的处理。

但是，没有关于所获得的正弦信号的纯净度的准确信息被披露。

此外，申请人通过实验已经发现这些信号的谐波水平或该纯净度对于装置的不同元件的机械公差和装配的离散(dispersion)、对于标靶的磁性材料的性质的离散、以及对于运行温度是敏感的。

前述美国专利也不包括任何关于这些点的内容，而这些点对于工业应用目的是至关重要的。

还已知用于角度确定的装置，也称为“分解器(resolver)”，其布置在交流发电机起动器的转子轴的端部处，且提供代表该转子的角度位置的信号。

发明内容

本发明的目的由此是通过选择用于确定角度位置的磁性装置的理想特性来消除上述缺陷，该类型的磁性装置产生正弦信号且包括：

-多极磁环，其绕轴线旋转，且建立可根据旋转角度变化的磁场；

-磁性传感器，其布置在该磁场中，且产生该正弦信号；和

-气隙，其通过将传感器在径向平面上与磁环间隔开距离E而形成。

明显地，该目的在多极磁环沿径向方向的厚度e相对于气隙E的第一比e/E为0.4至2.3时实现。

根据本发明，该环沿轴向方向的高度h相对于该厚度e的第二比h/e为1.5至8。

特别有利地，根据本发明，该厚度e为1mm至5mm，且优选地气隙E为1mm至4mm。

有益之处得自于，多极磁环的外半径优选地为40mm至80mm。

该环有利地由弹性铁氧体(elasto-ferrite)构成。表面磁化水平优选地在25℃时为500Gs至800Gs。

根据本发明的用于确定角度位置的磁性装置产生正弦信号，该正弦信号具有峰-峰值，其特别有利地为1V至4V。

本发明还涉及一种多相旋转电机，其包括定子和转子，其特征在于，还额外地包括用于确定角度位置的磁性装置，该磁性装置产生正弦信号，该磁性装置的传感器与定子为整体，且该磁性装置的多极磁环被轴向地固定至转子，且具有上述的理想特性。

这些少数实质特性将使得本领域技术人员明白根据本发明的用于确定角度位置的磁性装置提供的优点，与现有技术相比，产生的正弦信号的谐波的水平降低。

本发明的详细说明将在下面的说明中给出，其结合附图提供。应注意，这些图的目的简单地是用于图解说明的文字，且它们不对本发明的范围构成任何限制。

附图说明

图1a是根据本发明的产生正弦信号的用于确定角度位置的磁性装置的总体示意图。图1b示出了图1a中的装置的多极磁环的部分径向截面。

图2a示出了对于两个轴向偏置随多极磁环的间隔变化的由传感器测量的磁化水平。

图2b示出了对于恒定气隙且对于多极磁环的多个直径随传感器的轴向偏置变化的由传感器测量的磁化水平。

图3示出了对于两个不同环境温度随传感器的气隙和轴向偏置变化的由传感器测量的磁化水平。

图4a示出了对于多极磁环的两个不同径向厚度随角度位置变化的由传感器测量的磁化水平。

图4b示意地示出了具有两个不同径向厚度的两个多极磁环，其影响在图4a中示出。

图5a和5b示出了气隙的机械装配离散对传感器测量的磁化水平的影响。

图6示出了对于多极磁环的两个不同轴向高度/径向厚度比，传感器的轴向定位的机械装配离散对传感器测量的磁化水平的影响。