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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung, die einen Magneten, einen Magnethalter und einen magnetischen Sensor hat.
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Stand der Technik
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Als Drehwinkelerfassungsvorrichtung, die einen Magneten, einen Magnethalter und einen magnetischen Sensor hat, ist z.B. die folgende Drehwinkelerfassungsvorrichtung in dem
japanischen Patent mit der Nummer 5505722 (
JP 5505722 B ) offenbart.
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Diese Drehwinkelerfassungsvorrichtung hat einen Magneten, einen Halter und einen magnetischen Sensor, und erfasst einen Drehwinkel eines erfassten Gegenstands wie z.B. eines Motors. Der Magnet und der Halter entsprechen jeweils dem Magneten und dem Magnethalter. Der Magnet ist an einer Welle eines Motors befestigt, dessen Winkel zu erfassen ist, während er durch den Magnethalter gehalten ist. Der magnetische Sensor ist so vorgesehen, um dem Magneten gegenüber zu liegen, und erfasst den durch den Magneten erzeugten Magnetismus.
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Wenn der Motor, der der erfasste Gegenstand ist, dessen Drehwinkel zu erfassen ist, eine Rotorwicklung in dem Rotor hat, erzeugt der Rotor als Ergebnis eines zu der Rotorwicklung strömenden Stroms Wärme. Die in dem Rotor erzeugte Wärme wird über die Welle zu dem Halter übertragen.
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Harz weist allgemein einen niedrigen Wärmewiderstand auf. Somit ist es schwierig, einen Halter zusammenzustellen, der Harz verwendet, da der Halter dazu tendiert, eine hohe Temperatur zu erhalten.
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Indes weist Metall einen hohen Wärmewiderstand auf, weist aber auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Wenn der Halter aus Metall aufgebaut ist, wird deswegen die in dem Rotor erzeugte Wärme über den Halter zu dem Magnet übertragen. Als Ergebnis erhält der Magnet eine hohe Temperatur und verliert den Magnetismus. Dies führt zu einer Verringerung der Genauigkeit der Drehwinkelerfassung.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Somit ist es erwünscht, eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Temperaturanstieg in einem Magneten zu unterdrücken.
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Eine beispielhafte Ausführungsform stellt eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung bereit, die hat: einen Magnet; einen Magnethalter, der aus Metall aufgebaut ist, der den Magneten hält, um den Magnet an einer sich drehenden Welle zu befestigen, die einen Drehwinkel definiert, wobei der Drehwinkel durch die Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfasst wird; und einen magnetischen Sensor, der so vorgesehen ist, dass er dem Magneten gegenüberliegt und den durch den Magneten erzeugten Magnetismus erfasst, und dabei den Drehwinkel erfasst, wobei der Magnethalter zumindest eines aus: i) zumindest einem Wärme freisetzenden Flossenabschnitt, der aus Metall aufgebaut ist, und die zu dem Magnethalter übertragene Wärme freigibt; oder ii) zumindest einen Rührklingenabschnitt, der ein Kältemittel nahe des Magnethalters rührt und einen Kältemittelstrom erzeugt, hat.
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Gemäß dieser Konfiguration kann sogar, wenn Wärme zu dem Magnethalter über die sich drehende Welle übertragen wird, die Wärme durch zumindest einen Wärme freisetzenden Flossenabschnitt freigegeben werden. Alternativ kann die Wärme durch den zumindest einen Rührklingenabschnitt freigegeben werden, der ein Kältemittel nahe von dem Magnethalter rührt und einen Kältemittelstrom erzeugt. Deswegen kann ein Temperaturanstieg in dem Magneten unterdrückt werden. Als Ergebnis kann eine Verringerung der Genauigkeit der Drehwinkelerfassung, die durch einen Verlust des Magnetismus in dem Magneten begleitet ist, unterdrückt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den anhängenden Zeichnungen zeigt:
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1 eine Querschnittansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform in einer axialen Richtung;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Magnethalterabschnitts der Drehwinkelerfassungsvorrichtung aus 1;
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3 eine Draufsicht des Magnethalterabschnitts der Drehwinkelerfassungsvorrichtung in 1;
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4 eine Querschnittsansicht entlang IV-IV in 3;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Magnethalterabschnitts einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6 eine Draufsicht des Magnethalterabschnitts in der Drehwinkelerfassungsvorrichtung in 5; und
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7 eine Querschnittsansicht entlang VII-VII in 6.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als Nächstes wird die vorliegende Offenbarung in genaueren Details unter Verwendung von Ausführungsformen beschrieben. Gemäß den Ausführungsformen wird ein Beispiel gegeben, in dem eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung angewendet ist, die einen Drehwinkel eines Motors erfasst.
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Erste Ausführungsform
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Zuerst wird eine Konfiguration eines Motors (erfasster Gegenstand) gemäß einer ersten Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben, in denen X, Y und CR jeweils eine radiale Richtung, eine axiale Richtung und eine Umfangsrichtung des Motors beschreiben.
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Ein aus 1 ersichtlicher Motor 1 hat ein Gehäuse 10, einen Stator 11, einen Rotor 12 und eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 13.
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Das Gehäuse 10 ist ein Element, das den Stator 11 und den Rotor 12 in der axialen Richtung Y aufnimmt, und den Rotor 12 drehbar lagert, der sich in der Umfangsrichtung CR dreht, in dem der Stator 11 und der Rotor 12 koaxial so angeordnet sind, dass sie einander in der radialen Richtung X gegenüberliegen und magnetisch aneinander gekoppelt sind. Das Gehäuse 10 hat Lager 100 und 101.
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Der Stator 11 ist ein Element, das einen Teil eines magnetischen Pfads konfiguriert, und ein sich drehendes Magnetfeld als Ergebnis eines durch den Stator 11 strömenden Stroms erzeugt. Der Stator 11 hat einen Statorkern 110 und eine Statorwicklung 111.
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Der Statorkern 110 ist ein kreisförmiges zylindrisches Element, das in einem magnetischen Metall aufgebaut ist, das einen Teil des magnetischen Pfads konfiguriert und die Statorwicklung 111 hält. Der Statorkern 110 hat eine Mehrzahl Schlitze (nicht gezeigt), in denen die Statorwicklung 111 aufgenommen ist. Der Statorkern 110 ist an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 10 befestigt.
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Die Statorwicklung 111 ist ein Element, das ein sich drehendes Magnetfeld als Ergebnis eines durch die Statorwicklung 111 strömenden Stroms erzeugt. Die Statorwicklung 111 ist in dem Statorkern 110 aufgenommen und gehalten.
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Der Rotor 12 ist ein Element, das einen Teil des magnetischen Pfads konfiguriert und einen magnetischen Pol als Ergebnis des durch den Rotor 12 strömenden Stroms ausbildet. Der Rotor 12 erzeugt durch Zwischenverknüpfung mit dem sich drehenden magnetischen Fluss, der durch den Stator 11 erzeugt wurde, ein Moment. Der Rotor 12 hat eine sich drehende Welle 120, einen Rotorkern 121 und eine Rotorwicklung 122.
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Die sich drehende Welle 120 ist ein kreisförmiges säulenartiges Element, das aus einem magnetischen Metall aufgebaut ist. Die sich drehende Welle 120 ist drehbar durch das Gehäuse 10 über die Lager 100 und 101 gelagert.
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Der Rotorkern 121 ist ein Element, das aus einem magnetischen Metall aufgebaut ist, das einen Teil des magnetischen Pfads konfiguriert und die Rotorwicklung 122 hält. Der Rotorkern 121 ist ein sogenannter Polkern der Lundell-Art. Der Rotor 121 ist an der sich drehenden Welle 120 in einem Zustand befestigt, in dem die äußere Umfangsfläche des Rotors 121 der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 110 gegenüberliegt, und ist drehbar durch das Gehäuse 10 gelagert.
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Die Rotorwicklung 122 ist ein Element, das als Ergebnis eines durch die Rotorwicklung 122 über einen (nicht dargestellten) Rutschring strömenden Stroms in dem Rotorkern 121 einen magnetischen Pol ausbildet. Die Rotorwicklung 122 ist um den Rotorkern 121 gewickelt.
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Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 13 ist eine Vorrichtung, die den Drehwinkel des Rotors 12 erfasst, der sich in der Umfangsrichtung CR dreht. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 13 hat einen Magneten 130, eine Magnethalter 131 und einen magnetischen Sensor 132.
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Der Magnet 130 ist ein kreisförmiges scheibenförmiges Element, das einen magnetischen Fluss erzeugt, der zum Erfassen des Drehwinkels des Rotors 12 verwendet wird. Insbesondere ist der Magnet 130 ein Neodym-Magnet, der gesintert und geformt ist.
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Der Magnethalter 131 ist ein kreisförmiges zylindrisches Element, das aus einem nicht-magnetischen Metall aufgebaut ist, das den Magneten 130 hält und an der sich drehenden Welle 120 befestigt ist. Wie aus 2 bis 4 ersichtlich ist, hat der Magnethalter 131 einen Passabschnitt 131a, einen Wandabschnitt 131b und eine Mehrzahl von Wärme freisetzenden Flossenabschnitten 131c.
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Der Passabschnitt 131a ist ein Abschnitt, der so auf den Magneten 130 passt, dass er mit dem unteren Abschnitt der äußeren Umfangsfläche und dem Kantenabschnitt der Bodenfläche des Magneten 130 in Berührung ist. Der Magnet 130 ist so gehalten, dass er in den Passabschnitt 131a eingepasst ist.
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Der Wandabschnitt 131b ist ein kreisförmiger zylindrischer Abschnitt, der den Rand des Magneten 130 mit einem Raum umgibt. Insbesondere ist der Wandabschnitt 131b ein Abschnitt, der den oberen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Magneten 130 umgibt. Der Wandabschnitt 131b ist eingestellt, höher als der Magnet 130 positioniert zu sein, der in den Passabschnitt 131a eingepasst ist. Insbesondere ist der Wandabschnitt 131b derart eingestellt, dass die oberste Oberfläche des Wandabschnitts 131b höher als die oberste Oberfläche des Magneten 130 positioniert ist, der zu einem durch den Wandabschnitt 131b ausgebildeten Öffnungsabschnitt OP gerichtet ist. Der Magnet 130 wird durch einen Klebstoff 131d gehalten, der den Raum zwischen dem Magneten 130 und dem Wandabschnitt 131b füllt. Zusätzlich ist die oberste Oberfläche des Magneten 130 durch den Klebstoff 131d bedeckt.
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Die Mehrzahl der Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c sind in der axialen Richtung Y ausgebildet. Jeder der Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c ist ein kreisförmiger, ringförmiger Abschnitt, der aus Metall aufgebaut ist, das von der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 131 in der Zentrifugalrichtung (in der radialen Richtung X nach außen) vorspringt und sich in der Umfangsrichtung CR über den gesamten Umfang erstreckt.
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Der aus 1 ersichtliche magnetische Sensor 132 ist ein Element, das den durch den Magneten 130 erzeugten Magnetismus erfasst, und dabei den Drehwinkel des Rotors 12 erfasst. Der magnetische Sensor 132 ist vorgesehen, dem Magneten 130 mit einem Raum dazwischen gegenüberzuliegen.
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Als Nächstes werden Wirkungen der Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Magnethalter 131 die Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c an seiner äußeren Umfangsfläche auf. Deswegen können die Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c, sogar wenn als Ergebnis eines durch die Rotorwicklung 122 strömenden Stroms erzeugte Wärme über die sich drehende Welle 120 zu dem Magnethalter 131 übertragen wird, die Wärme freisetzen. Deswegen kann der Temperaturanstieg in dem Magneten 130 unterdrückt werden. Als Ergebnis kann eine Verringerung der Genauigkeit der Drehwinkelerfassung, die von einem Verlust des Magnetismus in dem Magneten 130 begleitet ist, unterdrückt werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Magnethalter 131 den Passabschnitt 131a auf, der auf den Magneten 130 passt, damit er mit der Fläche des Magneten 130 in Berührung ist. Deswegen kann die Wärme in dem Magneten 130 wirkungsvoll zu dem Magnethalter 131 übertragen werden. Als Ergebnis kann ein Temperaturanstieg in dem Magneten 130 mit Sicherheit unterdrückt werden. Zusätzlich kann der Magnet 130 genau gehalten werden. Deswegen kann eine Verringerung der Genauigkeit der Drehwinkelerfassung, die von einer Verschiebung des Magneten 130 begleitet ist, unterdrückt werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Magnethalter 131 den Wandabschnitt 131b auf, der den äußeren Umfang des Magneten 130 umgibt. Der Magnethalter 131 hält den Magneten 130 über dem Klebstoff 131d, der den Raum zwischen dem Magneten 130 und dem Wandabschnitt 131b füllt. Deswegen kann der Magnet 130 mit Sicherheit gehalten werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist die vertikale Position der obersten Oberfläche des Wandabschnitts 131b eingestellt, höher als die vertikale Position der obersten Oberfläche des Magneten 130 positioniert zu sein. Die oberste Oberfläche des Magneten 130 wird durch den Klebstoff 131d bedeckt. Deswegen kann eine Korrosion des Magneten 130, die durch das Aussetzen zu Wasser und Ähnlichem begleitet wird, unterdrückt werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Magnethalter 131 aus einem nicht-magnetischen Metall aufgebaut. Deswegen beeinträchtigt der Magnethalter 131 den durch den Magneten 130 erzeugten magnetischen Fluss nicht nachteilig. Als Ergebnis kann der durch den Magneten 130 erzeugte Magnetismus genau durch den magnetischen Sensor 132 erfasst werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel gegeben, in dem die Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c an der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 131 ausgebildet sind. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Die Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c können an der obersten Fläche oder der Bodenfläche des Magnethalters 131 ausgebildet sein.
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Zweite Ausführungsform
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Als Nächstes wird ein Motor gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Während der Motor gemäß der ersten Ausführungsform die Mehrzahl der Wärme freisetzenden Flossenabschnitte an der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters aufweist, ist der Motor gemäß der zweiten Ausführungsform konfiguriert, eine Mehrzahl Rührklingen-(Erregungsklingen-)Abschnitte aufzuweisen. Andere Konfigurationen als die des Magnethalters sind die gleichen wie die gemäß der ersten Ausführungsform. Deswegen werden deren Beschreibungen ausgelassen. Zuerst wird die Konfiguration des Magnethalters mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben.
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Wie aus 5 bis 7 ersichtlich ist, hat der Magnethalter 231 einen Passabschnitt 231a, einen Wandabschnitt 231b und eine Mehrzahl Rührklingenabschnitte 231c.
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Der Passabschnitt 231a und der Wandabschnitt 231b weisen die gleichen Konfigurationen wie der Passabschnitt 131a und der Wandabschnitt 131b gemäß der ersten Ausführungsform auf. Ein Magnet 230 wird durch einen Klebstoff 231d gehalten, der den Raum zwischen dem Magneten 230 und dem Wandabschnitt 231b füllt. Zusätzlich ist die oberste Oberfläche des Magneten 230 durch den Klebstoff 231d bedeckt.
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Die Mehrzahl der Rührklingenabschnitte 231c sind ausgebildet, gleichmäßig in der Umfangsrichtung beabstandet zu sein. Jeder der Rührklingenabschnitte 231c ist ein fächerförmiger Abschnitt, der aus Metall aufgebaut ist, das von der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 231 in der Zentrifugalrichtung (in der radialen Richtung X nach außen) vorspringt und sich in der Umfangsrichtung CR in einer spiraligen Weise erstreckt.
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Als Nächstes werden Wirkungen der Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform weist der Magnethalter 231 die Rührklingenabschnitte 231c an seiner äußeren Umfangsfläche auf. Deswegen, sogar wenn Wärme zu dem Magnethalter 231 über die sich drehende Welle übertragen wird, rühren die Rührklingenabschnitte 231c die Luft, die als Kältemittel dient, nahe des Magnethalters 231 und erzeugen einen Luftstrom (Kältemittelstrom), und ermöglichen dadurch das Freisetzen neu. Als Ergebnis kann ein Temperaturanstieg in dem Magneten 230 unterdrückt werden. Folglich kann eine Verringerung der Genauigkeit der Drehwinkelerfassung, die von einem Verlust des Magnetismus in dem Magneten 230 begleitet ist, unterdrückt werden.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform ist jeder der Rührklingenabschnitte 231c aus Metall aufgebaut. Mit anderen Worten, jeder der Rührklingenabschnitte 231c dient ebenfalls als Wärme freisetzender Flossenabschnitt. Deswegen stellen die Rührklingenabschnitte 231c eine Funktion ähnlich zu der der Wärme freisetzenden Flossenabschnitte 131c gemäß der ersten Ausführungsform bereit.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform können, da die Konfigurationen die gleichen wie die gemäß der ersten Ausführungsform sind, Wirkungen erlangt werden, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform entsprechend den gleichen Konfigurationen sind.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel gegeben, in dem die Rührklingenabschnitte 231c an der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 231 ausgebildet sind. Jedoch ist dies nicht darauf begrenzt. Die Rührklingenabschnitte 231c können an der obersten Oberfläche der Bodenfläche des Magnethalters 231 ausgebildet sein.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel gegeben, in dem die Rührklingenabschnitte 231c aus Metall aufgebaut sind und ebenfalls als Wärme freisetzende Flossenabschnitte dienen. Jedoch ist dies nicht darauf begrenzt. Jeder der Rührklingenabschnitte 231c kann aus einem Material als Metall aufgebaut sein. Obwohl die Rührklingenabschnitte 231c nicht als Wärme freisetzende Abschnitte in diesem Fall funktionieren werden, sind die Rührklingenabschnitte 231c in der Lage, Wärme durch das Erzeugen einer Luftströmung freizusetzen.
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Eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung hat einen Magneten, einen Magnethalter und einen magnetischen Sensor. Der Magnethalter ist aus Metall aufgebaut und hält den Magneten, um den Magnet einer sich drehenden Welle zu befestigen, die einen Drehwinkel definiert. Der Drehwinkel ist durch die Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfasst. Der magnetische Sensor ist so vorgesehen, um dem Magneten gegenüberzuliegen, und erfasst den durch den Magneten erzeugten Magnetismus, und erfasst dabei den Drehwinkel. Der Magnethalter hat zumindest eines aus: zumindest einen Wärme freisetzenden Flossenabschnitt, der aus Metall aufgebaut ist und zu dem Magnethalter übertragene Wärme freisetzt; oder zumindest einen Rührklingenabschnitt, der ein Kältemittel nahe des Magnethalters rührt und einen Kältemittelstrom erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5505722 [0002]
- JP 5505722 B [0002]
