包括温度传感器的旋转电机的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明的技术领域涉及旋转电机，特别是用于机动车辆的旋转电机，其中温度传感器定位成提供可靠的温度测量。2.本发明可应用于旋转电机领域，例如交流发电机或可作为发电机或电动机运行的可逆电机。背景技术：3.众所周知，旋转电机包括定子和与轴成一体的转子。转子可以刚性地连接到驱动轴和/或从动轴上，并且可以形成交流发电机、电动机或可以在两种模式下运行的交流发电机-起动机类型的可逆电机形式的旋转电机的一部分。4.定子安装在壳体中，壳体配置成通过滚柱轴承在轴承上旋转轴。例如，转子是“爪形转子”类型，并且包括两个磁轮，每个磁轮具有爪，爪在彼此内部叠瓦状排列，以形成磁极和芯，转子线圈缠绕在芯上。根据另一示例，转子包括由一叠金属板形成的主体，这些金属板通过合适的固定系统以一组的形式保持。转子包括例如由永磁体形成的极，永磁体容纳在转子的磁性体中提供的腔中。可替代地，在所谓的“突出”极架构中，极由缠绕在转子臂上的线圈形成。5.当电机和电子组件被环境空气冷却时，适当定位的温度传感器可以测量或估计不同部件的温度，从而防止电机过热。这些传感器通常位于电子组件内。在电子组件由液体冷却的情况下，例如用于冷却安装有电机的车辆的电路，以及电机由环境空气冷却，位于电子组件内的温度传感器可能不再从外部空气给出足够可靠的信息。在这种情况下，电机温度的估计，特别是转子和定子的温度的估计，可能不再以所需的精度进行。因为为了避免不必要地抑制电机的性能，相当高的精度是必要的，所以必须确定另一种解决方案来估计或测量电机的温度。6.在根据专利文献fr3046507中描述的现有技术的电机中，温度传感器被夹在定子绕组上。这种类型的温度传感器的安装很难实现并且很昂贵。事实上，由定子绕组形成的髻部的形式不可能具有容易结合温度传感器的区域。大多数实施的解决方案需要将树脂放置在定子髻部上的适当位置，这增加了生产过程中的风险，尤其是转子或定子污染的风险。此外，通过定位这种类型的温度传感器获得的温度测量很难代表电机温度。技术实现要素：7.本发明旨在使避免现有技术的缺点成为可能。8.为此，本发明的目的是将温度传感器集成到已经用于确定电机转子位置的传感器中。9.根据本发明，具有轴线x的旋转电机包括：支撑由定子包围的转子的轴，定子在其内部由彼此连接的前轴承和后轴承支撑；轴向安装在后轴承上的电子组件，包括功率电子器件和控制电子器件；用于转子位置的传感器，该传感器与目标相关，该目标被固定在目标载体上，该目标载体被旋转楔入到转子上并且被轴向植入到转子和后轴承之间，该位置传感器包括设计成检测磁性目标的通过的检测部分，以及用于将位置传感器电连接到电子器件的部分，该位置传感器的检测部分由电子组件支撑；温度传感器，该温度传感器包括设计成局部测量温度的测量探头和用于将温度传感器电连接到电子器件的部分，其特征在于，温度传感器由位置传感器支撑。10.因此，考虑到温度传感器在电机的轴向气流中的位置传感器附近的定位，本发明使得可以获得更可靠的温度测量，这将在下文中描述。因此，本发明使得可以获得结合起来简单得多的温度测量，并且因此显著地限制了成本。此外，温度传感器与电子器件的连接因此变得容易，并且其成本受到限制。11.根据一实施例，位置传感器的检测部分和温度传感器的测量探头定位在围绕电机轴线的角扇区中，该角扇区小于180°，有利地小于90°。12.根据本发明一实施例，温度传感器的测量探头轴向定位在后轴承和电子组件之间。13.根据本发明一实施例，温度传感器的测量探头由位置传感器的检测部分支撑。14.根据本发明一实施例，电机包括传感器载体，位置传感器的检测部分和温度传感器的测量探头封装在所述传感器载体中。15.根据本发明一实施例，传感器载体包括至少一个第一部分和一个不同的第二部分，第一部分和第二部分围绕电机的轴线周向相邻，并且通过第三部分彼此连接，第一部分包覆成型位置传感器的检测部分，第二部分包覆成型温度传感器的测量探头。16.根据一实施例，温度传感器的测量探头由位置传感器的连接部分支撑。17.根据一实施例，温度传感器和位置传感器的连接部分具有公共接地，该公共接地电连接到控制电子器件的接地。附图说明18.图1示意性地和部分地示出了根据本发明实施例的旋转电机的横截面视图。19.图2是包含位置传感器的电机的电子组件的透视图。20.图3是位置传感器的横截面视图。21.图4示出了根据本发明第一实施例的具有控制电子器件的位置传感器的电气组件。22.图5示意性地示出了电机中的气流。23.图6是根据本发明第二实施例的温度传感器在位置传感器上的装配图。具体实施方式24.在接下来的说明书中，“轴向”意味着沿着电机的轴线延伸，而“正交径向”意味着在横向于电机轴线的平面上根据围绕电机轴线的角扇区延伸。25.图1示出了特别用于机动车辆的紧凑型多相交流发电机10。这种交流发电机将机械能转化为电能，并且是可逆的。可逆交流发电机被称为交流发电机-起动机，它可以将电能转化为机械能，特别是为了起动车辆的热机。26.交流发电机10包括壳体11，以及在壳体内部的爪形转子12和定子15，爪形转子12直接或间接地与轴13一体旋转，定子15围绕转子12并存在气隙。轴3的轴线x-x形成转子12的旋转轴线。27.在接下来的描述中，径向、横向和轴向方向被认为是相对于轴线x-x的。28.定子15包括一组金属板27形式的主体，该金属板27设置有凹口，例如半封闭类型的凹口，凹口配备有用于配合定子相的凹口绝缘，每个相包括至少一个绕组，该绕组穿过定子主体的凹口，并且与所有相一起在定子主体的两侧形成前髻部29和后髻部30。29.绕组例如由覆盖有瓷漆的连续电线获得，或者由棒形式的导电元件获得，比如例如通过焊接彼此连接的引脚。30.这些绕组28例如是以星形或三角形形式连接的三相绕组，其输出电连接到下文描述的电子组件36。31.转子12包括两个磁轮31。每个轮31具有横向定向的板32，板32在其外周上设置有爪33，爪33例如具有梯形形状和轴向定向。一个磁轮31的爪33轴向面向另一个轮的板32，爪33穿入存在于另一个磁轮的两个相邻爪33之间的空间，使得爪33呈叠瓦状。32.爪33的外周具有轴向定向，并且与定子主体的内周一起限定了定子15和转子12之间的气隙。33.轮32的板具有环形形状。34.圆柱形芯34轴向插入轮的板之间。35.在芯和爪33之间，转子12包括线圈35，其包括毂和该毂上的电绕组。36.在所描述的示例中，毂由电绝缘材料制成，例如塑料材料，而磁轮31和芯由金属制成，在这种情况下为铁磁材料，例如低碳钢。轴13也是金属的，由比磁轮和爪形转子的芯更硬的铁磁性材料、比如钢制成。37.壳体11包括组装在一起的前轴承16和后轴承17。后轴承17支撑电刷架24、电压调节器和至少一个整流桥。38.轴承16和17具有中空形式，并且各自在中心支撑滚珠轴承，分别为18和19，用于随着旋转装配转子12的轴13。39.滑轮20固定在轴13的所谓前端，例如通过支撑在该滑轮的腔的基部上的螺母。40.轴13的前端支撑滑轮，该滑轮属于用于将运动传递到机动车辆的交流发电机和热机之间的至少一个皮带的装置，而轴3的直径减小的后端6支撑集电环，该集电环通过有线连接连接到绕组。属于电刷架的电刷定位成在集电环上摩擦。电刷架与电压调节器相连。41.集电环属于集电器22。除了集电环21之外，集电器22还包括电连接凸耳，其可变形以确保与绕组的电连接。这些凸耳与集电环电连接。42.当励磁绕组由电刷供电时，转子12被磁化并成为感应转子，在爪上形成北-南磁极，并因此在磁轮的爪上形成北-南磁极。43.当轴13旋转时，该感应转子在感应定子中产生交流感应电流，然后所述电子组件36的整流桥使得可以将感应的交流电流转换成直流电流，特别是为了向机动车辆的车载网络的充电器和耗电器供电，以及为所述车辆的电池再充电。44.该转子12可以包括置于转子外周上的两个相邻爪之间的永磁体。作为变型，转子12可以没有这种磁体。45.前轴承16和后轴承17包括用于空气通过的基本横向开口，目的是允许通过由风扇26(称为后风扇)的旋转产生的空气流通来冷却交流发电机，风扇26在转子的后背面上，即在后轴承17处。每个风扇25、26例如通过螺钉、铆接或点焊固定在相应的磁轮上。46.因此，电机还包括电子组件36，在这种情况下，电子组件36安装在壳体11上，包括至少一个电子功率模块37，使得可以控制绕组28的至少一相。电子功率模块37形成电压整流桥，以便将产生的交流电压转换成直流电压，反之亦然。电子功率模块有利地包括电容器和由mosfet构成的功率模块。47.电子组件36还包括包含控制板的电子控制模块38。图2示出了电子功率模块37和电子控制模块38的组装。48.转子12的位置可以通过用于转子的位置的传感器50来测量，该传感器也在图2中示出，并且由电子组件支撑。该位置传感器50与磁性目标51协作，以便提供与转子的角位置相关的信息。49.磁性目标51(通常称为磁性编码器)例如是磁体。该磁性元件51旋转楔入转子12。这种楔入可以通过相对定位编码器和磁轮来物理地实现，或者在电机组装后简单地通过软件来实现。目标例如固定在目标载体上，该目标载体与转子12一体旋转。目标轴向植入转子和后轴承之间。50.位置传感器轴向穿过后轴承中的开口，以便面向目标定位。51.该位置传感器包括由后轴承支撑的检测部分52。检测部分包括例如三个位置探头520，其例如是霍尔效应探头。这些探头由传感器载体54支撑，并且每个都电连接到控制电子器件的控制板。传感器载体54是例如由塑料制成的容器，霍尔效应探头例如通过模制或焊接容纳在该容器中。52.这些探头彼此相邻，定位成正交径向地面向目标，形成传感器的检测部分52。每个霍尔效应探头包括三个电极521a、521b、521c，其中两个是测量电极521a和521b，一个是接地电极521c。如图3所示，这三个电极基本轴向延伸，并且围绕电机的轴线x彼此相邻。53.如图4所示，探头围绕小于180°的角扇区正交径向地分布，有利地小于90°。54.传感器载体54例如是塑料部件，其中容纳有三个霍尔效应探头。传感器载体54有利地具有围绕轴线x的冠的形式，三个电极521a、521b、521c中的每个都面向电子器件定位。55.如图3所示，连接器530从每个霍尔效应探头延伸，使得可以将每个霍尔效应探头连接到控制电子器件。探头和控制板之间的连接通过轨道提供，允许控制板在电机旋转期间接收由探头发出的电信号。探头和轨道之间的连接以及控制板和轨道之间的连接例如通过焊接来提供。56.如图4所示，用于将位置传感器电连接到控制电子器件的部分53包括将三个霍尔效应探头中的每个连接到控制电子器件的轨道组件。57.位置传感器的检测部分52、传感器载体54和连接部分53有利地包覆成型在例如由塑料制成的外壳55中。58.外壳55包括将每个探头电连接到控制板的轨道。这些轨道例如包覆成型在塑料外壳55中，使得可以保证在电机使用期间保持这些轨道。59.图5示出了由于定位在转子上的风扇以及由于由不同部件的组装有利地产生的路径而产生的空气流。经由轴承上部开口进入的空气使得可以在经由侧向开口排出之前冷却绕组。60.该电机还包括温度传感器40，其设计成测量电机的温度。61.温度传感器包括设计成局部测量温度的测量探头401，两个连接器从该测量探头延伸，所述连接器使得可以将探头电连接到控制电子器件38。因此，温度传感器包括接地连接器402c和能够向探头402a的端子施加电势差的连接器。62.温度传感器例如有利地是负温度系数传感器。温度传感器例如是负温度系数温度传感器或正温度系数温度传感器。63.温度传感器由位置传感器支撑。[0064]“由位置传感器支撑的温度传感器”是指温度探头包含在位置传感器的外壳中，或者安装在位置传感器的外壳的表面上，温度传感器的连接部分与位置传感器的连接部分共享。特别地，在温度探头包含在位置传感器的外壳中的情况下，可以设想温度探头和霍尔效应探头由单个传感器载体或者由两个不同的传感器载体支撑。在温度探头和霍尔效应探头由两个不同的正交径向相邻的传感器载体支撑的情况下，外壳可以具有围绕电机的轴线正交径向相邻的两个不相连部分，这两个不相连部分由公共部分连接，该公共部分至少容纳两个传感器的连接部分，如下文所述和所示。[0065]因此，温度传感器定位在位置传感器附近，使得它浸泡在相同的空气流中，空气流的温度代表电机温度。“在…附近”意味着传感器之间的距离相对于电机的尺寸来说是小的，在轴线x周围的轴向和正交径向上。[0066]在上述实施例中，位置传感器52的检测部分和温度传感器的测量探头401在围绕电机轴线的小于180°的角扇区内正交径向定位。如图3所示，角扇区有利地小于90°。因此，由温度传感器测量的温度基本与位置传感器附近的电机空气的温度相同。[0067]根据第一实施例，温度传感器401的测量探头由位置传感器52的检测部分支撑。[0068]温度探头有利地由传感器载体54支撑。[0069]三个霍尔效应探头520和温度传感器401有利地平行且平行于电机的轴线延伸。[0070]霍尔效应探头和温度探头容纳在同一个传感器载体中。传感器载体具有例如围绕电机的轴线正交径向延伸的冠的形式。探头有利地包覆成型在传感器载体中。[0071]根据该实施例，温度探头401和连接器402a、402c也容纳在外壳55中。[0072]因此，容纳在塑料中的温度探头使得可以获得对其所处的空气温度的可靠测量，而塑料不会阻止温度探头随环境空气的热化。可选地，可以使用校正热模型来校正在温度探头处进行的温度测量。[0073]根据该实施例的变型，如上所述，如图4所示，外壳55具有轴向凹口，将霍尔效应探头和温度探头分开。[0074]因此，外壳55包括两个部分55a和55b，其围绕轴线x正交径向相邻，每个部分基本具有冠形式，这两个相邻部分通过连接部分55c连接。[0075]根据图6所示的第二实施例，用于测量温度的探头401由外壳55支撑在外壳的封装位置传感器53的连接部分的部分处。[0076]根据该第二实施例，开口有利地设置在外壳55中于外壳的覆盖连接部分53的部分处。这种类型的开口允许用于温度传感器401的探头的电连接的电线通过，该探头由外壳55支撑在外部，连接器402a和402c连接到在外壳内部延伸的控制电子器件38。[0077]温度传感器402a和402c的连接器因此容纳在外壳55中。[0078]根据前述实施例，位置传感器和温度传感器的接地电势电连接到控制电子器件38的接地。事实上，接地电势521c和402c在连接部分53处被共享。









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