阅读说明：本技术 传感器装置、电机系统和机动车 (Sensor device, motor system and motor vehicle ) 是由 F.海塞 A.博罗夫斯基 于 2019-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于检测机动车(3)的电机(2)的转子的转子位置的传感器装置(1),所述传感器装置(1)具有多个测量线圈(4)。这些测量线圈(4)布置在传感器装置(1)的保持框架(5)上,其中,所述传感器装置(1)具有布置在所述保持框架(5)上的啮合装置(6),所述啮合装置(6)具有至少一个啮合撑杆(7),用于啮合到所述电机(2)的定子(9)的定子槽(8)中。此外,本发明还涉及一种用于机动车(3)的电机系统(15)以及一种具有电机系统(15)的机动车(3)。(The invention relates to a sensor device (1) for detecting a rotor position of a rotor of an electric machine (2) of a motor vehicle (3), wherein the sensor device (1) has a plurality of measuring coils (4). The measuring coils (4) are arranged on a holding frame (5) of the sensor device (1), wherein the sensor device (1) has an engagement device (6) arranged on the holding frame (5), wherein the engagement device (6) has at least one engagement strut (7) for engaging into a stator slot (8) of a stator (9) of the electrical machine (2). The invention further relates to an electric machine system (15) for a motor vehicle (3) and to a motor vehicle (3) having an electric machine system (15).)

传感器装置、电机系统和机动车

技术领域

本发明涉及一种传感器装置，用于检测机动车的电机的转子的转子位置。此外，本发明还涉及一种用于机动车的电机系统以及一种具有电机系统的机动车。

背景技术

已知许多不同的技术用于检测电机的转子位置。通过增量式编码器可以检测电机的转子的角度变化以及旋转方向。为此需要的通过增量式编码器的探测可以例如借助滑动触点、光电式地、磁性地或借助齿轮编码器进行。增量式编码器尤其具有如下缺点，即在某些工况下、尤其在电机启动时常常不能十分准确地检测转子位置。

由专利文献WO 2016/184814 A1已知一种用于检测机动车的电机的转子位置的传感器装置，该传感器装置具有薄膜导体，薄膜导体具有保持在其上的线圈装置。薄膜导体布置在电机的定子与转子之间的空隙中并且粘贴在定子上。通过在电机运行时在线圈中感应产生的电流可以在电机的所有工况下非常精确地确定转子的转子位置。这种传感器装置不利的是在定子上的安装。为此必须首先将薄膜导体非常准确地相对定子定向并且随后在该位置中将薄膜导体例如借助胶粘剂固定在定子上。这样的安装过程非常耗费和麻烦并且成本很高，从而这类传感器装置仅能经济地用于单件产品或小批量产品。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，在一种用于检测机动车的电机的转子的转子位置的传感器装置、一种用于机动车的电机系统以及一种具有电机系统的机动车中消除或至少部分消除上述缺点。尤其地，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种传感器装置、一种电机系统和一种机动车，它们能够以简单并且成本有利的方式确保转子位置的特别准确的确定并且能够成本较低地制造。

上述技术问题通过权利要求解决。因此，所述技术问题通过一种用于检测机动车的电机的转子的转子位置的传感器装置、一种用于机动车的电机系统以及一种机动车解决。本发明的其它特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，关于按照本发明的传感器装置描述的特征和细节自然也适用于关于按照本发明的电机系统以及按照本发明的机动车，并且关于按照本发明的电机系统描述的特征和细节自然也适用于关于按照本发明的传感器装置以及按照本发明的机动车，并且关于按照本发明的机动车描述的特征和细节自然也适用于关于按照本发明的传感器装置以及按照本发明的电机系统，从而，关于各个发明方面的公开内容总是相互参照或能够相互参照。

按照本发明的第一方面，所述技术问题通过一种用于检测机动车的电机的转子的转子位置的传感器装置解决。所述传感器装置具有多个测量线圈。按照本发明，这些测量线圈布置在传感器装置的保持框架上，其中，所述传感器装置具有布置在保持框架上的啮合装置，所述啮合装置具有至少一个啮合撑杆，啮合撑杆用于啮合到所述电机的定子的定子槽中。

所述传感器装置具有多个测量线圈，这些测量线圈相对彼此以及相对保持框架具有定义的位置。测量线圈的构造和/或测量线圈相对彼此或相对保持框架的位置优选与由专利文献WO 2016/184814 A1已知的测量线圈相一致。因此优选的是，至少两个、尤其至少三个测量线圈布置在同一直线上。进一步优选地，分别相邻的测量线圈相对彼此具有恒定的距离。测量线圈可以直接或间接地、尤其通过优选不导电并且非磁性的基底布置在保持框架上。优选地，测量线圈通过胶粘连接或通过压接、尤其热压接布置在保持框架上。

保持框架具有框架上面、框架底面、框架正面、框架背面以及框架侧面。保持框架优选完全或基本上由非磁性并且不导电的材料、尤其塑料制成。保持框架优选设计为将测量线圈保持在定义的相对位置中。为此，保持框架优选具有高刚度和/或良好的具有高弹性系数的弹性模量。测量线圈优选布置在保持框架的框架正面上并且特别优选地也重合布置在保持框架的框架背面上。优选地，保持框架具有多个保持撑杆，这些保持撑杆可嵌入定子的定子槽、尤其可分别嵌入一个定子槽。保持撑杆优选能够如此嵌入定子槽，从而测量线圈布置在电机的位于定子与转子之间的空隙中并且不与转子接触。保持框架优选具有空心圆柱区段状或至少大致呈空心圆柱区段状的保持包络面。空心圆柱区段状的保持包络面的角度优选处于5°至90°之间、优选为20°。该保持包络面的内径优选相当于定子的内径。

所述啮合装置优选完全或基本上由非磁性并且不导电的材料、尤其塑料制成。优选地，啮合装置与保持框架整体式构造。备选地，啮合装置可以例如通过胶接、螺纹连接、夹紧、压制等紧固在保持框架上。啮合装置优选布置在框架背面。啮合装置、尤其啮合撑杆超出该框架背面横向、尤其呈直角或大致呈直角地朝离开保持框架的方向延伸。啮合装置优选设计用于传感器装置相对定子定向、尤其通过定子槽定向。优选地，啮合装置具有多个啮合撑杆，这些啮合撑杆进一步优选地彼此平行或至少大致平行地延伸。啮合装置优选具有柱区段状的或至少大致呈空心圆柱区段状的啮合包络面，并且因此可以容易地安装在定子上。因此，空心圆柱区段状的啮合包络面的角度优选处于5°至90°之间、优选为20°。由此也确保啮合装置可以更好地安装在定子上，因为由此确保具有主安装方向的安装。该啮合包络面的内径优选相当于保持框架的保持包络面的外径。此外优选的是，啮合撑杆布置在保持框架的多个侧面上，例如布置在保持框架的框架上面的区域和/或保持框架的框架底面的区域。以此方式可以避免传感器装置从定子滑脱。

按照本发明的传感器装置与传统的传感器装置相比具有的优点是，用简单的器件以及以成本有利的方式确保传感器装置布置在电机的定子上。通过啮合装置和/或保持框架确保通过简单地安装传感器装置将传感器装置、尤其测量线圈相对定子按预定义定向。不再需要测量线圈相对定子的耗费和麻烦的定向。此外，传感器装置可以被制备为流水线生产的预安装的组件，从而显著减少具有电机和传感器装置的电机系统的安装时间。因此，具有按照本发明的传感器装置的电机系统也可以在大批量生产中以经济的方式制造。

按照本发明的有利的扩展设计可以在所述传感器装置中规定，所述至少一个啮合撑杆在与所述保持框架间隔的区域上具有保持区段，用于当所述至少一个啮合撑杆嵌入定子槽时钩在所述定子的定子边缘区域后方。优选地，保持区段布置在啮合撑杆的端部。保持区段例如构造为钩形。进一步优选地，啮合撑杆具有保持区域，该保持区域设计用于当传感器装置安装在定子上时与定子边缘区域接触。优选地，啮合撑杆柔性地设计，从而在将保持框架安装在定子上时，啮合撑杆可向外弯曲并且在越过定子边缘区域后可弹回或者说可恢复原状。在这种情况下，啮合撑杆优选设计为当传感器装置正确地安装在定子上时发生弹回，并且保持区段的保持区域钩在定子的定子边缘区域的后方并且因此将传感器装置保持在定子上。优选地，多个啮合撑杆具有这种保持区段。保持区段具有的优点是，能够将传感器装置容易地并且用简单的器件固定在定子上。而不需要额外的安装器件。

按照本发明优选的是，所述保持区段具有背离所述保持框架的斜面，用于在将所述啮合撑杆嵌入定子槽时与所述定子边缘区域接触。所述斜面优选设计为保持区段的斜坡区域，从而在将啮合撑杆嵌入定子槽时，斜面可以如此压靠在定子边缘区域上，使得啮合撑杆向外弯曲并且保持区段可以越过定子边缘区域。优选地，啮合撑杆柔性地设计，从而啮合撑杆在越过定子边缘区域后可弹回。因此借助斜面进一步改善传感器装置在定子上的可安装性。

进一步优选地，所述测量线圈布置在薄膜导体上，其中，所述薄膜导体保持在保持框架上。测量线圈尤其通过胶粘或蚀刻等方法布置在例如薄膜导体上。薄膜导体优选具有柔性的薄膜。传感器装置优选设计为，薄膜导体在安装状态下与至少一个定子齿部接触。进一步优选地，传感器装置设计为，薄膜导体在安装状态下覆盖至少一个定子齿部。薄膜导体具有的优点是，能够特别容易并且可靠地将测量线圈布置在保持框架上。

在本发明的特别优选的设计方案中，所述薄膜导体通过粘贴结构和/或压接结构保持在保持框架上和/或通过粘贴保持在定子齿部上。粘贴结构或压接结构按照本发明也理解为多个粘贴结构或压接结构。进一步优选地，薄膜导体紧固在保持框架的尤其框架正面、例如保持撑杆上。通过粘贴结构或压接结构能够用简单的器件以及成本有利地将薄膜导体布置在保持框架上。此外，薄膜导体以此方式可如此布置在保持框架上，从而测量线圈相对保持框架具有定义的相对位置。因此在将传感器装置安装在定子上时不再需要测量线圈的事后定向，因为仅需将传感器装置相对定子定向。这种定向优选形状配合地通过传感器装置的保持框架和/或啮合装置的与定子相适配的几何形状实现。作为集成在保持装置中的补充，薄膜底部优选在通过保持装置定位后粘贴在被覆盖的定子齿部上以便确保传感器装置耐久地固定在定子上。

按照本发明的第二方面，所述技术问题通过一种用于机动车的电机系统解决。所述电机系统具有电机，所述电机具有转子和具备定子槽的定子，所述电机系统还具有用于检测所述电机的转子的转子位置的传感器装置。按照本发明，所述传感器装置设计为按照本发明的传感器装置，其中，所述传感器装置的啮合装置至少部分地布置在所述定子的至少一个定子槽内。

所述啮合装置具有多个啮合撑杆，这些啮合撑杆优选分别布置在一个定子槽中。传感器装置和电机设计为，传感器装置通过保持框架和/或啮合装置形状配合地在定子上定向。至少一个啮合撑杆的保持区段钩在定子的定子边缘区域的后方并且因此将传感器装置固定在定子上。

在所描述的电机系统中产生关于按照本发明的第一方面的传感器装置已经描述的所有优点。因此，按照本发明的电机系统与传统的电机系统相比具有的优点是，用简单的器件以及以成本有利的方式确保传感器装置布置在电机的定子上。通过啮合装置和/或保持框架确保通过简单地安装传感器装置将传感器装置、尤其测量线圈相对定子按预定义定向。不再需要测量线圈相对定子的耗费和麻烦的定向。此外，传感器装置可以被制备为流水线生产的预安装的组件，从而显著减少电机系统的安装时间。因此，具有按照本发明的传感器装置的电机系统也可以在大批量生产中以经济的方式制造。

优选地，所述啮合装置的啮合撑杆具有撑杆宽度，所述撑杆宽度相当于所述定子槽的槽宽。因此，啮合撑杆由限定定子槽的侧向边界的定子齿部在侧向形状配合地保持。因此形状配合地阻止传感器装置相对定子的侧向相对移动。这具有的优点是，用简单的器件以及以成本有利的方式确保传感器装置在安装时相对定子的定向。

按照本发明的优选的设计方式，所述保持框架至少部分地容纳在所述定子槽中。优选地，保持框架和定子槽设计为，保持框架形状配合地容纳在定子槽中。因此，通过保持框架确保传感器装置相对定子的相对定向。此外，保持框架的这种容纳具有的优点是，可以减小定子与转子之间的空隙，因为保持框架需要空隙中的不大的空间。

特别优选地，所述保持框架如此容纳在定子槽中，使得所述传感器装置的薄膜导体与至少一个定子齿部接触或覆盖至少一个定子齿部。在这种情况下优选的是，保持框架完全或至少基本上完全布置在定子槽中。这具有的优点是，薄膜导体布置得特别靠近定子。通过与定子齿部的接触能够以有利的方式固定薄膜导体和因此测量线圈相对定子的相对位置，从而借助这样的传感器装置能够产生特别准确的测量结果。

按照本发明的第三方面，所述技术问题通过一种具有电机系统的机动车解决。按照本发明，所述电机系统设计为按照本发明的电机系统。因此，所述电机系统具有电机，在所述电机上保持有按照本发明的传感器装置。所述传感器装置的啮合撑杆嵌在电机的定子的定子槽中。所述传感器装置的测量线圈通过传感器装置的啮合撑杆和/或保持框架相对定子定向。

在所描述的机动车中产生关于按照本发明的第一方面的传感器装置以及关于按照本发明的第二方面的电机系统已经描述的所有优点。因此，按照本发明的机动车与传统的机动车相比具有的优点是，用简单的器件以及以成本有利的方式确保传感器装置布置在电机的定子上。通过啮合装置和/或保持框架确保通过简单地安装传感器装置将传感器装置、尤其测量线圈相对定子按预定义定向。不再需要测量线圈相对定子的耗费和麻烦的定向。此外，传感器装置可以被制备为流水线生产的预安装的组件，从而显著减少电机系统的安装时间。因此，具有按照本发明的传感器装置的机动车也可以在大批量生产中以经济的方式制造。

附图说明

以下根据附图详细阐述按照本发明的传感器装置、按照本发明的电机系统以及按照本发明的机动车。在附图中分别示意性地示出：

图1示出按照本发明的传感器装置的优选实施方式的立体视图，

图2示出按照本发明的具有图1中的传感器装置的电机系统的优选的第一实施方式的局部立体视图，

图3示出按照本发明的电机系统的优选的第二实施方式的局部立体视图，和

图4示出按照本发明的机动车的优选实施方式的侧视图。

具有相同功能和作用方式的元件在图1至图4中分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示意性示出按照本发明的传感器装置1的优选实施方式的立体视图。传感器装置1具有保持框架5以及啮合装置6，保持框架5具有多个保持撑杆17，啮合装置6具有多个啮合撑杆7。这些啮合撑杆7在框架上面18和框架底面19上分散地布置在保持框架5的框架背面20上并且延伸成与保持框架6大约呈直角。图1中所示的传感器装置1具有总共八个啮合撑杆7，其中，四个啮合撑杆7从框架上面18延伸并且四个啮合撑杆7从框架底面19延伸。啮合撑杆7的背离保持框架5的端部区域分别具有保持区段10，用于钩在定子9(参照图2)的定子边缘区域11(参照图2)的后方。保持区段10在面向彼此的内侧上分别具有斜面12，用于实现更好的安装。在保持框架5上布置有传感器装置1的薄膜导体13。布置在薄膜导体上的测量线圈4(参照图2)在该视图中不可见。

图2示意性示出按照本发明的具有图1中的传感器装置1的电机系统15的优选的第一实施方式的局部立体视图。在该图中可见传感器装置1的四个布置在薄膜导体13上的测量线圈4以及保持框架5的框架正面21。在该例中，测量线圈4布置在定子槽8的表面。按照本发明，测量线圈4的装置也可以设在定子齿部16的表面。按照本发明也可以设有更多或更少的测量线圈4。测量线圈4同样可以分布在多个定子齿部16和/或定子槽8的表面。啮合装置6的啮合撑杆7形状配合地布置在电机系统15的电机2的定子9的定子槽8中。保持框架5如此布置在这些定子槽8中，使得薄膜导体13覆盖多个定子齿部16。薄膜导体13例如与保持框架5和/或被覆盖的定子齿部16粘贴。电机2的转子以及定子绕组未示出。

在图3中示意性示出按照本发明的电机系统15的优选的第二实施方式的局部立体视图。图3中所示的按照本发明的电机系统15的第二实施方式与图2中所示的第一实施方式的区别特征是，在薄膜导体13上布置有三个测量线圈4。此外，薄膜导体13通过压接结构14固定在保持框架5上。为了形象地说明画出定子9的定子绕组22。

图4示意性示出按照本发明的机动车3的优选实施方式的侧视图。机动车3在前部区域中具有发动机舱，在发动机舱中布置有按照本发明的电机系统15，该电机系统15具有电机2和布置在电机2上的按照本发明的传感器装置1。按照本发明也可以规定，机动车3在机动车3的一个或多个车轮23上具有按照本发明的电机系统15。

附图标记列表

1 传感器装置

2 电机

3 机动车

4 测量线圈

5 保持框架

6 啮合装置

7 啮合撑杆

8 定子槽

9 定子

10 保持区段

11 定子边缘区域

12 斜面

13 薄膜导体

14 压接

15 电机系统

16 定子齿部

17 保持撑杆

18 框架上面

19 框架底面

20 框架背面

21 框架正面

22 定子绕组

23 车轮