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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aufbau für
einen Umdrehungsdetektor-ausgestatteten Motor, mit einem Umdrehungsdetektor
zum Erfassen eines Drehwinkels einer Motorwelle.
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Bislang
verwenden ein elektrisches Hybridfahrzeug und ein elektrisches Fahrzeug
einen bürstenlosen Hochleistungsmotor. Zum Steuern des bürstenlosen
Motors des elektrischen Hybridfahrzeugs ist es beispielsweise nötig,
den Drehwinkel einer Motorwelle exakt zu erfassen. Dies liegt daran, dass
zum Steuern des Schaltens der Energiezufuhr zu jeder Spule eines
Motorstators die Drehposition eines Motorrotors exakt sichergestellt
sein muss. Speziell in elektrischen Hybridfahrzeugen kann sich das
Fahrverhalten aufgrund von Motorstottern verschlechtern. Es ist
daher wünschenswert, das Stottern zu reduzieren. Daher
ist es notwendig, die Energiezufuhr an jede Spule exakt zu schalten.
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Hierin
kann zum Erfassen des Drehwinkels der Motorwelle in einem elektrischen
Hybridfahrzeug ein Umdrehungsdetektor verwendet werden, um solche
Funktionen wie hohe Temperaturbeständigkeit, Rauschbeständigkeit,
Vibrationsbeständigkeit und hohen Feuchtigkeitswiderstand
zu erfüllen. Der Umdrehungsdetektor ist direkt an der Motorwelle
in dem bürstenlosen Motor angebracht. Für diese
Art von Umdrehungsdetektor wird beispielsweise ein verstellbarer
Recktanz-Umdrehungsdetektor verwendet. Dieser Umdrehungsdetektor
enthält einen Erfassungsstator, der eine Anregungsspule
und eine Erfassungsspule enthält, und einen Erfassungsrotor, der
nahe dem Erfassungsstator platziert und an der Motorwelle befestigt
ist. Die Erfassungsspule enthält zwei Spulen, die mit einer
Phasenverschiebung von 90° zueinander angeordnet sind.
Wenn eine Wechselspannung, die eine Sinuswellenform hat, an die Anregungsspule
angelegt wird, wird von den zwei Spulen der Erfassungsspule durch
den Erfassungsrotor eine induzierte Spannung ausgegeben. Basierend
auf der Ausgabeamplitude dieser induzierten Spannung kann der Drehwinkel
der Motorwelle (des Motorrotors) erfasst werden.
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Für
diese Art der Technik gibt es beispielsweise eine Drehmaschine,
die mit einem Umdrehungsdetektor vorgesehen ist, wie in der unten
aufgeführten Patentliteratur 1 offenbart ist. In dieser Drehmaschine
ist der Drehdetektor an der Außenseite eines Motorgehäuses
angeordnet, und somit wird eine Nullpunkteinstellung leicht durchgeführt,
so dass der Umdrehungsdetektor weniger von magnetischem Rauschen
des Motors beeinflusst wird. In dieser Drehmaschine ist der Erfassungsrotor,
der den Umdrehungsdetektor bildet, auf einer Motorwelle mit einer
Halterung, wie einem Distanzstück und einer Mutter, befestigt.
Des Weiteren ist der Erfassungsstator, der den Umdrehungsdetektor
bildet, durch Wickeln einer Spule auf einen Kern angeordnet.
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 2001-78393 A
- Patentliteratur 2: JP
2002-233109 A
- Patentliteratur 3: JP
2008-267824 A
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In
der Drehmaschine, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, wird die
Halterung verwendet, um den Erfassungsrotor auf der Motorwelle zu
befestigen. Entsprechend wird die Größe des gesamten
Umdrehungsdetektors erhöht, und die Anzahl an Komponenten
des Umdrehungsdetektors wird ebenfalls aufgrund des Hinzufügens
der Halterung erhöht. Es dauert daher lang, diese Komponenten
zusammenzubauen. Der Erfassungsstatur wird durch Wickeln der Spule
auf den Kern arrangiert, und somit wird eine Abdeckung zum Schützen
des Umdrehungsdetektors benötigt. Die Größe
des gesamten Umdrehungsdetektors wird um eben diese Abdeckung erhöht.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter den obigen Umständen
gemacht und hat eine Aufgabe, einen Aufbau eines Umdrehungsdetektor-ausgestatteten
Motors zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, die
Anzahl von Komponenten des Umdrehungsdetektors zu reduzieren, die
in dem Motor vorgesehen sind, um den Größenzuwachs
des gesamten Umdrehungsdetektors einzuschränken.
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Die
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen, stellt ein Aspekt der Erfindung
einen Aufbau eines Umdrehungsdetektor-ausgestatteten Motors zur
Verfügung, der einen Umdrehungsdetektor aufweist, welcher
einen Erfassungsrotor und einen Erfassungsstatur enthält, welcher
so angeordnet ist, dass er dem Erfassungsrotor zugewandt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Motor ein Motorgehäuse und eine
Motorwelle enthält, wobei der Erfassungsrotor eine Platte
und eine Spule enthält, welche auf der Platte vorgesehen ist,
und wobei die Platte an einem Ende der Motorwelle befestigt ist.
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Weitere
Entwicklungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen gegeben.
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1 ist
eine Querschnittansicht, die einen Endteil eines Umdrehungsdetektor-ausgestatteten Motors
in einer Ausführungsform zeigt;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen
Teil zeigt, der in der Ausführungsform in 1 von
einer punkt-gestrichelten Ellipse umgeben ist;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 2 in
der Ausführungsform zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorderseite eines Erfassungsstators
in der Ausführungsform zeigt;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators
in der Ausführungsform zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines
Trägers eines Statorkörpers in der Ausführungsform;
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7 ist
eine Querschnittansicht einer Tellerfederscheibe in der Ausführungsform;
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8 ist
eine Draufsicht, die eine untere Fläche der Tellerfederscheibe
aus 7 in der Ausführungsform zeigt;
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9 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen
Befestigungszustand mit einem Bolzen zeigt, der in 2 in
der Ausführungsform gezeigt ist;
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10 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die
eine Vorderseite eines Verbinders des Statorkörpers in
der Ausführungsform zeigt;
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11 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die
eine Rückseite des Verbinders in der Ausführungsform
zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses, der in dem Verbinder
in der Ausführungsform eingebaut ist;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorderseite des Erfassungsstators
zeigt, in dem die Anschlüsse in der Ausführungsform
noch nicht eingebaut sind;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators
zeigt, in dem die Anschlüsse in der Ausführungsform
noch nicht eingebaut sind;
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15 ist
eine Frontansicht von einem der Anschlüsse, bevor dieser
in den Statorkörper in der Ausführungsform eingebaut
wird;
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16 ist
eine linksseitige Ansicht des Anschlusses, der in 15 in
der Ausführungsform gezeigt ist;
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17 ist
eine Frontansicht des Anschlusses, der in den Statorkörper
eingebaut und in der Ausführungsform darin gebogen ist;
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18 ist
eine linksseitige Ansicht des Anschlusses, der in 17 in
der Ausführungsform gezeigt ist;
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19 ist
eine Draufsicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators
in der Ausführungsform zeigt;
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20 ist
eine vergrößerte Draufsicht von Verbindungsabschnitten
des Verbinders und internen Elektroden in 19;
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21 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Rückseite eines
Erfassungsrotors in der Ausführungsform zeigt;
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22 ist
eine Draufsicht, die eine Vorderseite des Erfassungsrotors in der
Ausführungsform zeigt;
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23 ist
eine Draufsicht, die eine Rückseite einer Platte des Erfassungsrotors
in der Ausführungsform zeigt;
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24 ist
eine Frontansicht der Platte, die in 23 in
der Ausführungsform gezeigt ist;
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25 ist
eine Querschnittansicht der Platte, entlang einer Linie A-A, in 23 in
der Ausführungsform;
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26 ist
eine Querschnittansicht, die ein Verfahren zum Befestigen des Erfassungsrotors
an einem Ende einer Motorwelle in der Ausführungsform zeigt;
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27 ist
eine andere Querschnittansicht, die das Verfahren zum Befestigen
des Erfassungsrotors an dem Ende der Motorwelle in der Ausführungsform
zeigt;
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28 ist
eine Draufsicht auf eine C-förmige Federscheibe in einem
modifizierten Beispiel
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29 ist
eine Querschnittansicht der C-förmigen Federscheibe, entlang
einer Linie B-B in dem modifizierten Beispiel in 28;
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30 ist
eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der
C-förmigen Federscheibe, die in 28 in
dem modifizierten Beispiel gezeigt ist;
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31 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen
Teil zeigt, der den Erfassungsrotor in dem modifizierten Beispiel
enthält; und
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32 ist
eine andere vergrößerte Querschnittansicht, die
einen Teil zeigt, der den Umdrehungsdetektor in dem modifizierten
Beispiel enthält.
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Eine
detaillierte Beschreibung von einer bevorzugten Ausführungsform
eines Aufbaus von einem Motor, der mit einem Umdrehungsdetektor
ausgestattet ist, gemäß der vorliegenden Erfindung,
wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
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1 ist
eine Querschnittansicht, die einen Endteil eines Motors, der mit
einem Umdrehungsdetektor ausgestattet ist (im Folgenden einfach
als ein ”Motor” bezeichnet) 1 in dieser Ausführungsform zeigt. 2 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen
Teil zeigt, der von einer punkt-gestrichelten Ellipse in 1 umgeben
ist. 3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht,
die einen Teil von 2 zeigt. Wie in 1 gezeigt
ist, enthält ein Motor 1 ein Motorgehäuse 2,
einen Motorstator 3 und einen Motorrotor 4, die
jeweils in dem Motorgehäuse 2 vorgesehen sind,
sowie eine Motorwelle 5, die integral in der Mitte des
Motorrotors 4 vorgesehen ist. Ein Ende der Motorwelle 5 ragt
leicht aus dem Motorgehäuse 2 heraus. Das Motorgehäuse 2 enthält
einen Gehäusekörper 6 und eine Endplatte 7,
die so befestigt ist, dass sie ein offenes Ende des Gehäusekörpers 6 verschließt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Motorstator 3 an
dem Gehäusekörper 6 befestigt. Der Motorstator 3 enthält
einen Statorkern 8 und eine Spule 9. Der Motorrotor 4 ist
an der inneren Seite des Motorstators 3 angeordnet. Die
Motorwelle 5 wird drehbar von einem Lager 10,
das in der Endplatte 7 angeordnet ist, und von einem anderen
Lager (nicht gezeigt), das in einem entgegengesetzten Ende des Motorgehäuses 2 angeordnet
ist, getragen. In dieser Ausführungsform hat die Motorwelle 5 eine
hohle Form mit einer Öffnung 5a an einem Ende,
die als Aussparung dient. Dieser Motor 1 ist so konfiguriert,
dass der Motorrotor 4 integral mit der Motorwelle 5 gedreht
wird, wenn die Spule 9 des Motorstators 3 angeregt
wird.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, enthält die
Endplatte 7 einen ausgesparten Abschnitt 7a, der außerhalb
und um die Motorwelle 5 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform
wird, wie in 1 bis 3 gezeigt
ist, ein Umdrehungsdetektor 11 in diesem ausgesparten Abschnitt 7a auf
der Außenseite des Motorgehäuses 2 angeordnet.
Der Umdrehungsdetektor 11 enthält einen Erfassungsrotor 12 und
einen Erfassungsstator 13, der so angeordnet ist, dass
er dem Erfassungsrotor 12 mit einem vorbestimmten Abstand
davon zugewandt ist. Der Erfassungsrotor 12 ist an dem
Ende der Motorwelle 5 in dem ausgesparten Abschnitt 7a der
Endplatte 7 befestigt. Der Erfassungsstator 13 ist
an der Endplatte 7 in dem ausgesparten Abschnitt 7a befestigt,
um den Erfassungsrotor 12 zu bedecken.
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Hierin
wird nachstehend der Aufbau des Erfassungsstators 13 erläutert. 4 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorderseite des Erfassungsstators 13 zeigt. 5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators 13 zeigt.
Der Erfassungsstator 13 enthält einen Statorkörper 14,
der aus Kunststoff gegossen ist. Als ein Material für den
Statorkörper 14 kann beispielsweise PPS Kunststoff
oder LCP Flüssigkristallpolymer verwendet werden. Der Statorkörper 14 hat
eine beinahe runde Scheibenform und enthält eine Umfangswand 14a,
die an dem äußeren Umfang der Vorderseite ausgebildet
ist, wie in 4 und 5 gezeigt ist.
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Die
Umfangswand 14a ist integral mit drei Trägern 14e ausgebildet,
die jeweils radial nach außen ragen. Die Träger 14e sind
in gleichen Winkelintervallen am Umfang beabstandet, wie in 4 gezeigt
ist. Jeder Träger 14e dient als ein Befestigungsabschnitt,
um den Erfassungsstator 13 mit einem Bolzen 16,
der ein Befestigungsbauteil ist, an der Endplatte 7 zu
befestigen. Jeder Träger 14e hat ein Bolzenloch 14f. 6 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht von einem
der Träger 14e. Wie in 6 gezeigt
ist, ist in der Vorderseite des Trägers 14e eine Tellerfederscheibe 17,
die ein elastisches Element ist, in Übereinstimmung mit
einem Bolzenloch 14f eingesetzt. 7 ist eine
Querschnittansicht der Scheibe 17. 8 ist eine
Draufsicht auf eine untere Fläche der Scheibe 17 in 7.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, hat die Tellerfederscheibe 17 eine Ringform,
die mittig mit einem Bolzenloch 17a ausgebildet ist, in
das der Bolzen 16 einzubringen ist, und die Scheibe 17 ist
in Mehrstufenweise in einer Auswärtsrichtung von dem Bolzenloch 17a gebogen.
Die untere Fläche der Scheibe 17 ist mit vier
rhombischen oder diamant-förmigen Vorsprüngen 17b ausgebildet,
die in gleichen Winkelintervallen angeordnet sind. Diese Vorsprünge 17b werden
in Eingriff mit der Oberfläche des Trägers 14e gebracht.
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Der
Statorkörper 14 ist mit den Bolzen 16 an der
Endplatte 7 befestigt, wie in 1 und 2 gezeigt
ist. Zum Zeitpunkt der Befestigung sind die Tellerfederscheiben 17 individuell
zwischen die Bolzen 16 und die Träger 14e des
Statorkörpers 14 gebracht. 9 ist eine
vergrößerte Querschnittansicht, die einen Befestigungszustand
mit den Bolzen 16 von 2 zeigt.
In diesem befestigten Zustand kann sich die Scheibe 17 elastisch
bis zu einem bestimmten Grad verformen, wie in 9 gezeigt
ist. Die Vorsprünge 17b der Scheibe 17 greifen
in und sind in Eingriff mit der Oberfläche des Trägers 14e.
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Zusätzlich,
wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist die Umfangswand 14a des
Statorkörpers 14 integral mit einem Verbinder 14g ausgebildet,
der zwischen zwei der Träger 14e angeordnet ist,
um sich radial nach außen zu erstrecken. Dieser Verbinder 14g ist
mit einer Vielzahl von Anschlüssen 18 angebracht,
die jeweils mit externen Wicklungen verbunden sind. 10 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die
eine Vorderseite des Verbinders 14g zeigt. 11 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die
eine Rückseite des Verbinders 14g zeigt. 12 ist
eine perspektivische Ansicht von einem der Anschlüsse 18,
die in den Verbinder 14g eingebaut sind. Wie in 12 gezeigt ist,
ist jeder Anschluss 18 in eine Kurbelform gebogen, wenn
er in den Verbinder 14g eingebaut wird. Jeder Anschluss 18 ist
aus einem rechtwinkligen Stabmaterial ausgebildet, um eine breite
interne Elektrode 18a an einem Ende und eine stabartige
externe Elektrode 18b an dem anderen Ende zu haben. Wie
in 10 gezeigt ist, wird die externe Elektrode 18b jedes
Anschlusses 18 so angeordnet, dass sie in den Verbinder 14g ragt. Wie
in 11 gezeigt ist, ist die interne Elektrode 18a jedes
Anschlusses 18 in Kontakt mit der Rückfläche
des Statorkörpers 14 angeordnet. Wie in 12 gezeigt
ist, ist jede interne Elektrode 18a an zwei Punkten zwischen
seinem proximalen Ende und seinem mittleren Ende gebogen. Somit
ist jede interne Elektrode 18a in einer elastischen Form
gestaltet, die eine elastische Kraft in einem distalen Endabschnitt hat.
Insbesondere, wie in 11 gezeigt ist, wird der distale
Endabschnitt von jeder internen Elektrode 18a durch seine
eigene elastische Kraft in Druckkontakt mit der Rückfläche
des Statorkörpers 14 gehalten, während
jeder Anschluss 18 in den Verbinder 14g eingebaut
wird. Um genauer zu sein wird die interne Elektrode 18a von
jedem Anschluss 18 in Druckkontakt mit Anschlüssen 19a und 20a einer
gedruckten Spule 19 zur Anregung und einer gedruckten Spule 20 zum
Erfassen angeordnet, die in dem Statorkörper 14 vorgesehen
sind, wie später im Detail erläutert wird (siehe 19 und 20).
Hierin hat die interne Elektrode 18a jedes Anschlusses 18 eine
elastische Form und somit werden die Anschlüsse 18 entsprechend
in dem Statorkörper 14 eingebaut, während
sie eine konstante elastische Kraft auf entsprechende interne Elektroden 18a ausüben.
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In
einem finalen Herstellungsverfahren des Erfassungsstators 13 werden
die zuvor erwähnten Anschlüsse 18 auf
dem Statorkörper 14 nachgerüstet. 13 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorderseite des Erfassungsstators 13 zeigt,
in dem die Anschlüsse 18 noch nicht eingebaut
sind. 14 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators 13 zeigt,
in dem die Anschlüsse 18 noch nicht eingebaut
sind. Der Statorkörper 14 ist mit einer Vielzahl
von Einbaulöchern 14h zum Einbauen der Anschlüsse 18 in
einen Stammabschnitt des Verbinders 14g ausgebildet. 15 ist
eine Vorderansicht von einem der Anschlüsse 18,
bevor dieser in den Statorkörper 14 eingebaut
wird. 16 ist eine linksseitige Ansicht
des Anschlusses 18, der in 15 gezeigt
ist. 17 ist eine Vorderansicht des Anschlusses 18,
der in den Statorkörper 14 eingebaut und darin
gebogen ist. 18 ist eine linksseitige Ansicht
des Anschlusses 18, der in 17 gezeigt
ist. Jeder Anschluss 18 hat einen Keilabschnitt 18c,
der eine Vielstufenkeilform hat, die durchgängig mit der
internen Elektrode 18a ist. Dieser Keilabschnitt 18c ist
in Eingriff mit der inneren Fläche des Einbaulochs 14h des
Statorkörpers 14. Während jeder Anschluss 18 in
einem ungebogenen Zustand ist, wie in 15 und 16 gezeigt
ist, wird die externe Elektrode 18b von Seiten der externen
Elektrode 18b von der Rückseite des Statorkörpers 14 in
das Loch 14h eingebracht. Dann wird der proximale Endabschnitt
von jeder externen Elektrode 18b in einem rechten Winkel
auf der Vorderseite des Verbinders 14g in solch eine gebogene
Form gebogen, wie es in 12, 17 und 18 gezeigt
ist.
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19 ist
eine Draufsicht, die eine Rückseite des Erfassungsstators 13 zeigt. 20 ist
eine vergrößerte Draufsicht des Verbindungsabschnitts (eines
Verbindungszustands) des Verbinders 14g und der internen
Elektroden 18a in 19. Wie
in 19 bzw. 20 gezeigt
ist, wird die Rückseite des Erfassungsstators 13 mit
der gedruckten Spule 19 zum Anregen und der gedruckten
Spule 20 zum Erfassen mit nahezu Kreisform vorgesehen.
Die gedruckte Spule 20 zum Erfassen wird auf der Innenseite der
gedruckten Spule 19 zum Anregen angeordnet. Die gedruckte
Spule 19 zum Anregen enthält zwei unterschiedliche
Muster. Diese zwei Muster sind so ausgebildet, dass sie einander
durch einen Isolierfilm oder eine Beschichtung (nicht gezeigt) überlappen,
so dass entsprechende Phasen um 90° voneinander verschoben
sind. Diese zwei Arten von gedruckten Spulen 19 und 20 werden
mit dünnem Isolierfilm oder Beschichtung (nicht gezeigt)
bedeckt und geschützt. Die Anschlüsse 19a und 20a der
gedruckten Spulen 19 und 20 werden elektrisch
mit der internen Elektrode 18a der Anschlüsse 18 individuell in
Druckkontaktweise verbunden. In diesem verbindenden Zustand sind
auf der Außenseite von jeder gedruckten Spule 19 und 20 und
dem Erfassungsrotor 12 die internen Elektroden 18a der
Anschlüsse 18 mit den Anschlüssen 19a und 20a der
gedruckten Spulen 19 und 20 einzeln verbunden.
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Der
Erfassungsrotor 12 wird im Folgenden erläutert. 21 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Rückseite des Erfassungsrotors 12 zeigt. 22 ist
eine Draufsicht, die eine Vorderseite des Erfassungsrotors 12 zeigt.
Wie in 3, 21 und 22 gezeigt
ist, enthält der Erfassungsrotor 12 eine nahezu
kreisförmige Platte 31 und eine Spule 32,
die auf der Oberfläche der Platte 31 vorgesehen ist.
Der Erfassungsrotor 12 ist durch die Platte 31, welche
ein Basismaterial ist, an dem Ende der Motorwelle 5 befestigt.
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Wie
in 22 gezeigt ist, enthält die Spule 32,
die auf der Oberfläche der Platte 31 vorgesehen ist,
ein Drehmuster 33 und ein Drehübertragungsmuster 34,
die jeweils als ein nahezu kreisförmiger Dünnfilm
oder eine nahezu kreisförmige Schicht ausgebildet sind.
Diese Muster 33 und 34 werden durch Drucken von
Silberpaste auf die Oberfläche der Platte 31 ausgebildet.
Die Muster 33 und 34 werden jeweils derart ausgebildet,
dass ein dünner Isolierfilm (nicht gezeigt), der aus Polyimid
besteht, auf der Oberfläche der Platte 31 ausgebildet
ist, und die Muster 33 und 34 werden dann auf
dem Isolierfilm ausgebildet, der als eine Basisschicht der Muster 33 und 34 dient.
Der Isolierfilm, der als Basisschicht dient, kann weggelassen werden.
Die Oberfläche von jedem Muster 33 und 34 wird
mit einem Isolierfilm (nicht gezeigt) bedeckt und geschützt,
der ähnlicherweise aus Polyimid hergestellt ist.
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23 ist
eine Draufsicht, die eine Rückseite der Platte 31 des
Erfassungsrotors 12 zeigt. 24 ist
eine Vorderansicht der Platte 31, die in 23 gezeigt
ist. 25 ist eine Querschnittansicht der Platte 31,
entlang einer Linie A-A in 23. Die
Platte 31 ist aus einem Metallmaterial in einer runden
Scheibenform hergestellt, und integral mit einem zylindrischen Abschnitt 31a ausgebildet,
der auf der Rückseite in deren Mitte vorsteht. Wie in 21 bis 25 gezeigt
ist, ist der zylindrische Abschnitt 31a integral an seiner äußeren
Peripherie ausgebildet, mit einem einzelnen Keil 31b, der
sich axial erstreckt. Dieser Keil 31b ist so gestaltet,
dass er an eine Keilnut 5b (siehe 3, 26 und 27)
angepasst ist, die in der Öffnung 5a der Motorwelle 5 ausgebildet
ist. Wie in 23 bis 27 gezeigt
ist, ist der zylindrische Abschnitt 31a weiterhin an seiner äußeren
Peripherie mit drei Eingriffsansätzen 31c ausgebildet,
die in gleichen Winkelintervallen beabstandet sind. Jeder dieser
Eingriffsansätze 31c ist durch Einschneiden in
ein Teil und radiales Auswärtsdrehen eines Teils der peripheren
Wand des zylindrischen Abschnitts 31a ausgebildet. Der
Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 31a wird
als leicht größer bestimmt als der Innendurchmesser
der Öffnung 5a der Motorwelle 5. Weiterhin
ist ein Ende (ein oberes Ende in 24 und 25)
des zylindrischen Abschnitts 31a integral mit einem Einwärtsflansch 31d ausgebildet.
Die zuvor erwähnte Platte 31 wird aus einer vorbestimmten
Metallplatte durch mechanisches Verfahren in der zuvor erwähnten Form
hergestellt. Einige Metallmaterialien können magnetisiert
werden, selbst wenn sie vor dem mechanischen Verfahren nichtmagnetische
Eigenschaften haben, da das Metall nach dem mechanischen Verfahren
in Martensit umgewandelt ist. In dieser Ausführungsform
ist die Platte 31 aus einem nichtmagnetischen Metallmaterial
hergestellt, das in der Lage ist, die nichtmagnetischen Eigenschaften
zu erhalten, selbst nachdem es in die zuvor erwähnte vorbestimmte
Form verarbeitet wurde. Als dieses Teilmaterial kann zum Beispiel ”SUS305” verwendet
werden, was ein rostbeständiger Stahl ist, der 17–19% Chrom,
10,5–13% Nickel, 2% oder weniger Mangan und 0,12% oder
weniger Kohlenstoff enthält.
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26 und 27 sind
Querschnittansichten, die ein Verfahren zum Befestigen des Erfassungsrotors 12 zeigen,
der, wie oben, an dem Ende der Motorwelle 5 konfiguriert
ist. Wie in 26 und 27 gezeigt
ist, ist ein Abschnitt der Öffnung 5a der Motorwelle 5 mit
einem größeren Innendurchmesser ausgebildet als
andere Abschnitte, um einen Schulterabschnitt 5c, in dem
die Keilnut 5b ausgebildet ist, zu bilden. Dieser Schulterabschnitt 5c kann weggelassen
werden. Um den Erfassungsrotor 12 an der Motorwelle 5 zu
befestigen, wird zuerst der zylindrische Abschnitt 31a der
Platte 31 des Erfassungsrotors 12 mit der Öffnung 5a der
Motorwelle 5 ausgerichtet, so dass der Keil 31b des
zylindrischen Abschnitts 31a mit der Keilnut 5b ausgerichtet
ist, wie in 26 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt
wird ein zylindrischer Setzapparat 35 in den zylindrischen
Abschnitt 31a eingepasst. Der zylindrische Abschnitt 31a wird
dann in die Öffnung 5a der Motorwelle 5 eingepresst,
wie in 27 gezeigt ist. Zu der Zeit
wird der Einwärtsflansch 31d durch einen Endabschnitt des Setzapparats 35 in
die Öffnung 5a gepresst. Dieses Einpressen wird
fortgesetzt, bis die Platte 31 in Kontakt mit dem Ende
der Motorwelle 5 kommt. Die Platte 31 ist an dem
Ende der Motorwelle 5 auf diese Weise befestigt und somit
kann der Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 befestigt
werden.
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In
diesem befestigten Zustand ist die Platte 31 des Erfassungsrotors 12 mit
dem Ende der Motorwelle 5 in Kontakt, und daher kann der
Erfassungsrotor 12 in einer axialen Richtung bezüglich
dem Ende der Motorwelle 5 an der Stelle positioniert werden.
Da der Keil 31b des zylindrischen Abschnitts 31a der Platte 31 in
Eingriff mit der Keilnut 5b der Öffnung 5a der
Motorwelle 5 ist, kann der Erfassungsrotor 12 gegen
Drehung bezüglich der Motorwelle 5 gehalten werden
und kann integral mit der Motorwelle 5 gedreht werden.
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Hierin
wird erst der Erfassungsrotor 12 an der Motorwelle 5 wie
oben beschrieben befestigt, um den Umdrehungsdetektor 11 in
dem Motor 1 zur Verfügung zu stellen. Dann wird
der Erfassungsstatur 13 in dem ausgesparten Abschnitt 7a der
Endplatte 7 angeordnet, um den Erfassungsrotor 12 zu
bedecken. Die Träger 14e des Statorkörpers 14 werden entsprechend
mit den Bolzen 16 an der Endplatte 7 befestigt.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Tellerfederscheiben 17 zwischen
den Bolzen 16 und den Trägern 14 einzeln
vorhanden. Auf diese Weise wird der Umdrehungsdetektor 11 auf
dem Motor 1 nachgerüstet, und somit wird der Motor 1,
der den Umdrehungsdetektor 11 enthält, erzeugt.
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Wie
oben erläutert, werden, gemäß dem Aufbau
des Motors 1 in dieser Ausführungsform, der mit einem
Umdrehungsdetektor ausgestattet ist, der Erfassungsrotor 12,
der an der Motorwelle 5 befestigt ist, und der Erfassungsstatur 13,
der mit Bolzen 16 an der Endplatte 7 des Motorgehäuses 2 befestigt
ist, so angeordnet, dass sie einander mit einem vorbestimmten Abstand
dazwischen zugewandt sind. Wenn der Erfassungsrotor 12 integral
mit der Motorwelle 5 gedreht wird, wird der Drehwinkel
der Motorwelle 5 durch Zusammenarbeit des Erfassungsrotors 12 und
des Erfassungsstators 13 erfasst. Mehr Details des Betriebes
des Umdrehungsdetektors 11 werden hier weggelassen.
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Hierin
ist der Statorkörper 14, der den Erfassungsstatur 13 bildet,
aus Kunststoff gegossen, was Kriechen in dem Statorkörper 14 aufgrund
von Wärme und Verschlechtern des Statorkörpers 14 verursachen
kann. Wie jedoch in 9 gezeigt ist, sind die Tellerfederscheiben 17 einzeln
zwischen den Bolzen 16 und den Trägern 14e des
Statorkörpers 14 angeordnet, und somit wird das
Kriechen des Statorkörpers 14 und Anderes durch
die Elastizität der Tellerfederscheiben 17 absorbiert.
Da jede Tellerfederscheibe 17 mit den Vorsprüngen 17b in
einem Kontaktabschnitt bezüglich der zugehörigen
Träger 14e ausgebildet ist, beschränkt
der Eingriff der Vorsprünge 17b in jedem Träger 14e eine
Verschiebung des Erfassungsstators 13. Entsprechend ist
es möglich, dass verhindert wird, dass der Erfassungsstatur 13 eine
Verschiebung aufgrund von Kriechen und Verschlechtern verursacht,
dass die Positionsbeziehung zwischen dem Erfassungsstatur 13 und
dem Erfassungsrotor 12 adäquat erhalten wird und
dass die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels durch den Umdrehungsdetektor 11 sichergestellt
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist der Erfassungsstatur 13 in
dem ausgesparten Abschnitt 7a der Endplatte 7 angeordnet,
so dass der Erfassungsstatur 13 nicht von dem Motorgehäuse 2 vorsteht.
Dies ermöglicht es zu verhindern, dass der Umdrehungsdetektor 11 von
dem Motorgehäuse 2 vorsteht, wodurch eine reduzierte
Größe des gesamten Motors 1, der mit
einem Umdrehungsdetektor ausgestattet ist, erreicht wird.
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In
dieser Ausführungsform kann der Umdrehungsdetektor 11 auf
dem Motor 1 nach der Fertigung des Motors 1 nachgerüstet
werden, da der Umdrehungsdetektor 11 auf der Außenseite
des Motorgehäuses 2 angeordnet ist. Es ist auch
möglich, den Umdrehungsdetektor 11 ohne Auseinanderbauen des
Motors 1 zu bearbeiten. Entsprechend kann der Motor 1 separat
von dem Umdrehungsdetektor 11 gefertigt werden. Anpassung,
Reparatur, Ersatz und Anderes des Umdrehungsdetektors 11 kann
durchgeführt werden, ohne den Motor 1 auseinander
zu bauen. Insbesondere kann Nullpunkteinstellung bezogen auf den
Drehwinkel des Umdrehungsdetektors 11 besser ermöglicht
werden, als verglichen zu dem Fall, in dem der Umdrehungsdetektor
in dem Motor vorgesehen ist.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die interne Elektrode 18a von
jedem Anschluss 18, der in dem Verbinder 14g des
Statorkörpers 14 vorgesehen ist, um als Verbindungsteil
mit der gedruckten Spule 19 zur Anregung und der gedruckten
Spule 20 zur Erfassung zu dienen, in einer elastischen Form
ausgebildet. Entsprechend werden die internen Elektroden 18a durch
die elastische Kraft in Druckkontakt mit den Anschlüssen 19a und 20a der
gedruckten Spulen 19 und 20 angeordnet. Als ein
Resultat wird jeder Anschluss mit der entsprechenden gedruckten
Spule 19 oder 20 in Kontakt gehalten, selbst wenn
sich jeder Anschluss 18 aufgrund von Wärme erweitert
oder zusammenzieht. Mit anderen Worten werden die internen Elektroden 18a der
Anschlüsse 18 in einem Eins-zu-Eins-Kontakt mit
den Anschlüssen 19a und 20a der gedruckten
Spulen 19 und 20 gehalten. Somit kann der Leitungszustand zwischen
den Anschlüssen 18 und den gedruckten Spulen 19 und 20 immer
sichergestellt werden. Da die internen Elektroden 18a der
Anschlüsse 18 mit den Anschlüssen 19a und 20a der
gedruckten Spulen 19 und 20 außerhalb
der äußeren Peripherie von jeder gedruckten Spule 19 und 20 und
dem Erfassungsrotor 12 verbunden sind, behindern sich der
Erfassungsrotor 12 und jeder Anschluss 18 nicht
gegenseitig.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform werden die gedruckten Spulen 19 und 20 in
dem Statorkörper 14 vorgesehen, und dann dürfen
die Anschlüsse 18 in den Einbaulöchern 14h des
Verbinders 14g des Statorkörpers 14 eingebaut
werden. In diesem eingebauten Zustand wird der Keilabschnitt 18c von
jedem Anschluss 18 mit der inneren Fläche des
entsprechenden Lochs 14h in Eingriff gebracht, wodurch
somit die interne Elektrode 18a in einem Zustand gehalten
wird, in der auf sie eine konstante elastische Kraft ausgeübt
wird. Entsprechend ist es unnötig, hier den Anschluss 18 zuvor
in den Statorkörper 14 einzugießen. Die
gedruckten Spulen 19 und 20 können leicht
in dem Statorkörper 14 vorgesehen werden, ohne
durch jeden Anschluss 18 beschränkt zu werden.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die Platte 31,
die den Erfassungsrotor 12 bildet, an dem Ende der Motorwelle 5 befestigt,
und daher ist der Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 befestigt.
Folglich, da der Erfassungsrotor 12 in der axialen Richtung
in dem Ende der Motorwelle 5 an der Stelle positioniert
ist, wird kein zusätzliches Positionierungsbauteil benötigt
verglichen zu dem Fall, in dem der Erfassungsrotor 12 auf
der äußeren Peripherie der Motorwelle 5 positioniert
wird. Dies kann die Anzahl an Komponenten um eben so viele Komponenten
verringern, da ein Positionierungsbauteil für den Erfassungsrotor 12 weggelassen
wird, wodurch der Größenzuwachs des gesamten Umdrehungsdetektors 11 vermieden
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist der zylindrische Abschnitt 31a der
Platte 31, die den Erfassungsdetektor 12 bildet,
in die Öffnung 5a der Motorwelle eingepresst,
und somit ist der Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 befestigt.
Dadurch wird ein bestimmtes Befestigungsbauteil zum Befestigen des
Erfassungsrotors 12 weggelassen, und solch ein Befestigungsbauteil
muss nicht an der äußeren Peripherie der Motorwelle 5 vorgesehen
werden. Dies ermöglicht es, die Anzahl an Komponenten weiterhin
um eben so viele zu reduzieren, da das Befestigungsbauteil weggelassen
wird, wodurch eine vereinfachte Peripherie der Motorwelle 5 erreicht
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die Platte 31,
die den Erfassungsrotor 12 bildet, nicht magnetisch und
entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass der Erfassungsrotor 12 von
magnetischem Rauschen des Motors 1 beeinflusst wird. In
dieser Hinsicht kann die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels mittels
des Umdrehungsdetektors 11 verbessert werden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird der zylindrische
Abschnitt 31a der Platte 31, die den Erfassungsrotor 12 bildet,
in die Öffnung 5a der Motorwelle 5 eingepresst,
um den Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 zu
befestigen. Weiterhin wird für solch ein Einpressen der
Einwärtsflansch 31d des zylindrischen Abschnitts 31a von
dem Setzapparat 35 gepresst. Während des Einpressens
wird daher keine übermäßige Beanspruchung
auf einen Isolierfilm des Erfassungsrotors 12 und das Drehmuster 33 und
das Drehumwandlungsmuster 34 ausgeübt, wodurch
Schäden auf dem Isolierfilm und dem Drehmuster 33 und
dem Drehumwandlungsmuster 34 verhindert werden.
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Es
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige
Ausführungsform beschränkt ist, und in anderen
bestimmten Formen ausgeführt werden kann, ohne sich von
ihren wesentlichen Eigenschaften zu entfernen.
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In
der obigen Ausführungsform sind die Tellerfederscheiben 17 als
die elastischen Elemente zwischen den Trägern 14e des
Statorkörpers 14 und der Endplatte 7 angeordnet.
Als eine Alternative kann eine C-förmige Federscheibe 41,
wie in 28 bis 30 gezeigt
ist, als das elastische Element vorgesehen werden. 28 ist
eine Draufsicht dieser C-förmigen Federscheibe 41. 29 ist
eine Querschnittansicht von dieser Scheibe 41 entlang einer
Linie B-B in 28. 30 ist
eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der
C-förmigen Federscheibe 41, die in 28 gezeigt
ist. Wie in den 28–30 gezeigt
ist, hat die C-förmige Federscheibe 41 eine C-Form
und scharf abgewinkelte Vorsprünge 41a, die paarweise
an vier Stellen an der äußeren Peripherie angeordnet
sind. Diese Vorsprünge 41a können in
der inneren peripheren Fläche des Bolzenlochs 14f des
Trägers 14e des Statorkörpers 14 stecken
und darin eingreifen.
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In
der obigen Ausführungsform ist der zylindrische Abschnitt 31a der
Platte 31, die den Erfassungsrotor 12 bildet,
in die Öffnung 5a in dem Ende der Motorwelle 5 eingepresst,
um den Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 zu
befestigen. Als eine Alternative, wie in einer Querschnittansicht in 31 gezeigt
ist, kann der zylindrische Abschnitt 31a der Platte 31 auf
der äußeren Peripherie des Endes der Motorwelle 5 angepasst
sein, um den Erfassungsrotor 12 an dem Ende der Motorwelle 5 zu
befestigen.
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In
der obigen Ausführungsform ist der Erfassungsrotor 12 an
dem Ende der Motorwelle 5 befestigt. Eine Alternative ist
es, den Erfassungsrotor auf der äußeren Peripherie
des Endes der Motorwelle zu befestigen.
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In
der obigen Ausführungsform ist die Platte 31,
die aus einem nichtmagnetischen Metallmaterial (SUS305) hergestellt
ist, als ein Basismaterial nur in dem Erfassungsrotor 12 vorgesehen.
Als eine Alternative, wie in einer Querschnittansicht in 32 gezeigt
ist, ist die Platte 31, die aus einem nichtmagnetischen
Metallmaterial (SUS305) hergestellt ist, als ein Basismaterial in
dem Erfassungsrotor 12 vorgesehen, und des Weiteren kann
eine Platte 36, die aus einem nichtmagnetischen Metallmaterial
(SUS305) hergestellt ist, als ein Basismaterial in dem Statorkörper 14 des
Erfassungsstators 13 vorgesehen sein. In diesem Fall ist
auf dem Erfassungsstatur 13 ein Isolierfilm (nicht gezeigt)
in einer Dünnfilmform auf der Oberfläche der Platte 36 ausgebildet,
und dann werden auf dem Isolierfilm, der als eine Basisschicht dient,
eine gedruckte Spule (nicht gezeigt) und ein Isolierfilm (nicht
gezeigt), der die gedruckte Spule bedeckt, vorgesehen (der Isolierfilm,
der als die Basisschicht dient, kann weggelassen werden). In diesem Fall
werden sowohl der Erfassungsrotor 12 als auch der Erfassungsstatur 13 durch
die Platten 31 und 36, die aus dem nichtmagnetischen
Metallmaterial (SUS305) hergestellt sind, verstärkt, und
werden somit weniger von dem magnetischen Rauschen des Motors 1 beeinflusst.
Folglich kann die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels durch den
Umdrehungsdetektor 11 verbessert werden.
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In
der obigen Ausführungsform ist die Platte 31,
die aus dem nichtmagnetischen Material (SUS305) hergestellt ist,
als das Basismaterial nur in dem Erfassungsrotor 12 vorgesehen.
Als eine Alternative kann eine Platte, die aus dem nichtmagnetischen
Material (SUS305) hergestellt ist, nur in dem Statorkörper
des Stators vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Erfassungsstator
mit einer gedruckten Spule und einem Isolierfilm, der diese bedeckt,
auf einer Platte vorgesehen. In diesem Fall wird der Erfassungsstator
von einer Platte verstärkt, die aus einem nichtmagnetischen
Material (SUS305) hergestellt ist, und wird weniger von magnetischem
Rauschen des Motors beeinflusst. Folglich kann die Erfassungsgenauigkeit
des Drehwinkels durch den Umdrehungsdetektor verbessert werden.
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In
der obigen Ausführungsform ist ein Ende der Motorwelle 5 so
ausgebildet, dass es leicht aus dem Motorgehäuse 2 ragt.
Alternativ kann das Ende der Motorwelle so ausgebildet sein, dass
es nicht aus dem Motorgehäuse ragt. In diesem Fall ist
das Motorgehäuse mit einem Loch in der Mitte derart ausgebildet,
dass das Ende der Motorwelle von dem Loch aus sichtbar ist.
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Während
die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich, dass
diese Offenbarung nur dem Zweck der Darstellung dient, und dass
verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen
werden können, ohne sich dabei von dem Rahmen der Erfindung,
wie sie in den beigelegten Ansprüchen dargelegt ist, zu
entfernen.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf einen Motor zur Verwendung beispielsweise
in einem elektrischen Hybridfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug
verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umdrehungsdetektor-ausgestatteter
Motor
- 2
- Motorgehäuse
- 5
- Motorstator
- 5a
- Öffnung
(Aussparung)
- 11
- Umdrehungsdetektor
- 12
- Erfassungsrotor
- 13
- Erfassungsstator
- 31
- Platte
(nichtmagnetisches Metallmaterial)
- 31a
- zylindrischer
Abschnitt
- 32
- Spule
- 36
- Platte
(nichtmagnetisches Metallmaterial)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2001-78393
A [0004]
- - JP 2002-233109 A [0004]
- - JP 2008-267824 A [0004]
