[发明专利]微型电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的外径小于/等于6mm的微型电机，其包括具有定子绕组的空心圆柱体形定子和磁转子，所述磁转子安置在定子中并能够借助于转子轴围绕旋转轴旋转，其中对于用于产生磁旋转场的定子绕组可以根据磁转子的旋转位置来进行控制。

背景技术

这些微型电机系无刷直流电机，通常被简称成BLDC电机(BLDC＝brushless direct current)。由于其结构尺寸极小，外径最大仅为6mm，对转子旋转位置的探测(转子的旋转位置是进行转向控制所必需的)通常不用传感器来实现，确切地说，通过对电动势(EMK)，亦即对旋转之时在定子绕组中感应得到的电压进行测量和分析就能测得转子的旋转位置。因此对于这类微型电机而言，要实现小转速控制或者旋转位置调节是不可能的。

相反地，对于直径超过6mm的较大电机来说，是可以采用传感器，特别是数字式霍耳传感器(Hall-Sensoren)的，因为电机结构型式较大，允许配置传感器。例如，各传感器可以以偏离中心并且彼此间隔一定的圆周角度的方式分布在圆周上，但是在此种情况下需要对每个传感器的位置进行精确调整。

EP 0920113B1描述了一种无刷直流电机，该种电机具有一以偏离中心且径向位于转子附近的方式安置的传感器，而且转子具有一特别的、具有永磁性的测量磁化区。

DE 102007000440A1也公开了一种以偏离中心且径向在转子附近定位的旋转角探测装置。

依据EP 0510336B1，使用了电机磁体的杂散磁场，但其仅探测旋转方向，而不探测角位置。

US 2010/0090633A1描述了霍耳传感器的应用，但是该传感器探测的是一附加的、两极磁化的发送磁体(该发送磁体通过电动机轴与所述转子一同旋转)的磁场。

如EP 2117103B1所述电机控制装置也采用了类似的设计。

最后，在EP 1456935B1中也是采用若干传感器来探测转子磁场的。

所有的这些公知的实施方案均不适用于本文所涉类型的微型电机，因为此类微型电机结构形式特别小，其外径肯定小于/等于6mm。

发明内容

本发明的基本目的在于创造一种前文所述类型的微型电机，并且，能够在保留电机微小、紧凑的结构形式的情况下实现更好的控制，特别是在旋转位置调节和/或小转速控制方面。

依据本发明，上述目的是通过独立权利要求1所述特征得以实现的。本发明的其他有利设计方案包含在各从属权利要求以及下面的说明中。

相应地，依据本发明是这样设计的，即，为探测磁转子的旋转位置，在垂直于旋转轴的平面内的与磁转子端面轴向毗邻的区域中安置一包含至少一个磁场传感器的传感器芯片，以便令磁转子的磁场能够作用于磁场传感器，从而能够对磁场进行分析以便确定转子的旋转位置。因此，本发明的有利之处在于，无需额外的发送元件就能直接探测磁转子的磁场，也就是杂散磁场，并能够对其实施分析从而确定磁转子的旋转位置。传感器芯片优选包括多个，特别是至少三个，但优选四个整合在一构件中的独立磁场传感器，特别是霍耳传感器。因此，在极小的电机之内也可以使磁场传感器相对于磁转子进行精确地定位及定向；这里只需用机械的方式将单片式的传感器芯片相对于磁转子安置在定子上。

传感器芯片可具有非常扁平的结构形式，并尤其可被构造为单芯片编码器，作为IC组件，该单芯片编码器除了磁场传感器外还包括能够直接将绝对旋转位置信号和/或增量旋转位置信号传送给外部控制电子电路(Steuerelektronik)的信号分析器。因此，控制电子电路除了被设计用于实际换向之外，还能用于精确调节转子位置和/或调整微小转子转速。在此种情况下，对于电机从静止状态开始的整个转速区域，控制装置均能够实现最佳换向，这是通过同步控制装置或者在应用不带传感器的控制装置并利用定子绕组中感应(rückinduziert)产生的电动势电压所不能实现的。电机控制装置由于可以使用单芯片编码器(优选)的输出信号，因而甚至可以实现正弦换向，这一点迄今为止尚未在此类的微型电机上实现过。