DE102017101041A1

DE102017101041A1 - Motor und Resolver davon

Info

Publication number: DE102017101041A1
Application number: DE102017101041.6A
Authority: DE
Inventors: Rui Feng Qin; Cheng Shun Du; Ning Sun; Xing Liu
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170219385A1; CN107040096A; US10508931B2; CN107040096B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Motor und einen Resolver desselben. Der Resolver hat einen Resolver-Ständer (70) und einen Resolver-Läufer (80). Der Resolver hat eine Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen (73) und Resolver-Ständerwicklungen (75), die um die Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind. Der Resolver-Läufer (80) hat einen Resolver-Läuferkern (81), der in einem von den Resolver-Ständerzähnen (73) umschlossenen Raum aufgenommen wird und sich um eine Wellenachse drehen kann. Die Resolver-Ständerwicklungen (75) umfassen erste Ausgangswicklungen, die mit einer ersten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind, zweite Ausgangswicklungen, die mit einer zweiten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind, und Erregerwicklungen, die mit einer dritten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Resolver und einen diesen verwendenden Motor. Der Motor eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Servolenksystem (EPS-System).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
EPS-Systeme werden verwendet, um den Fahrer eines Fahrzeugs beim Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen.
Ein EPS-System verwendet normalerweise einen Resolver, um die Position des Läufers eines Motors genau zu erfassen. Man wünscht sich einen Resolver, der die Läuferposition mit größerer Genauigkeit erfassen kann. Jedoch wird die Erfassungsgenauigkeit von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Zum Beispiel kann ein Magnetfeld, das durch den Strom der Wicklungen des Motors generiert wird, die Erfassungsgenauigkeit des Resolvers erheblich beeinträchtigen.
ÜBERSICHT
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Resolver vorgeschlagen, der einen Resolver-Ständer und einen Resolver-Läufer hat. Der Resolver-Ständer hat eine Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen und Resolver-Ständerwicklungen, die um die Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind. Der Resolver-Läufer hat einen Resolver-Läuferkern, der in einem von den Resolver-Ständerzähnen umschlossenen Raum aufgenommen wird und sich um eine Wellenachse drehen kann. Die Resolver-Ständerwicklungen umfassen eine Mehrzahl von ersten Ausgangswicklungen, die mit einer ersten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind, und eine Mehrzahl von zweiten Ausgangswicklungen, die mit einer zweiten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind, und eine Mehrzahl von Erregerwicklungen, die mit einer dritten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind.
Vorzugsweise ist die dritte Anzahl von Windungen kleiner als die erste und/oder die zweite Anzahl von Windungen.
Vorzugsweise ist die erste Anzahl von Windungen gleich der zweiten Anzahl von Windungen.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Resolver-Ständerzähne gleich 2n, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist; wobei die 2n Resolver-Ständerzähne in n Paare von Resolver-Ständerzähnen unterteilt sind und jedes der n Paare zwei benachbarte Resolver-Ständerzähne mit ersten Ausgangswicklungen aufweist, die an den Resolver-Ständerzähnen in der gleichen Richtung ausgeführt sind; wobei bei je zwei benachbarten Paaren der n Paare die ersten Ausgangswicklungen in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt sind.
Vorzugsweise sind bei den beiden Resolver-Ständerzähnen jedes Paares von Resolver-Ständerzähnen die ersten Ausgangswicklungen und die zweiten Ausgangswicklungen an einem Resolver-Ständerzahn in der gleichen Wicklungsrichtung ausgeführt, und die ersten Ausgangswicklungen und die zweiten Ausgangswicklungen an dem anderen Resolver-Ständerzahn (73) sind jeweils in entgegengesetzter Richtung ausgeführt.
Vorzugsweise sind bei je drei benachbarten Resolver-Ständerzähnen die zweiten Ausgangswicklungen an zwei benachbarten Zähnen der drei Resolver-Ständerzähne in der gleichen Wicklungsrichtung ausgeführt und sind an dem verbleibenden Resolver-Ständerzahn in entgegengesetzter Richtung ausgeführt.
Vorzugsweise sind die Erregerwicklungen an den Resolver-Ständerzähnen alternierend in CW-Richtung und CCW-Richtung ausgeführt.
Vorzugsweise ist der Resolver-Läuferkern ringförmig, und der Außenradius R an einem beliebigen Punkt der Umfangsfläche des Resolver-Läuferkerns genügt der folgenden Gleichung: R = R_s – a / b + sin(pθ) wobei
dabei ist

R_s: ein Innenradius des Resolver-Ständerkerns,
R_max: ein maximaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns,
R_min: ein minimaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns,
θ: eine Winkelposition des beliebigen Punkts; und
p: die Anzahl von Polpaaren des Resolver-Läuferkerns.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motor vorgeschlagen, der einen Motor-Ständer, einen in dem Motor-Ständer durch eine Welle drehbar montierten Motor-Läufer und einen Resolver wie vorstehend beschrieben aufweist. Der Motor-Ständer hat eine Mehrzahl von Motor-Ständerzähnen und Motor-Ständerwicklungen, die um die Motor-Ständerzähne herumgeführt sind. Der Resolver-Ständer ist an dem Motor-Ständer montiert, und der Resolver-Läufer ist an der Welle befestigt.
Der Motor hat ferner eine Abschirmung, die zwischen dem Motor-Ständer und dem Resolver befestigt ist, um von dem Motor-Ständer ausgehende magnetische Störungen zu beseitigen oder abzuschwächen.
Vorzugsweise hat die Abschirmung einen rohrförmigen Bereich, der den Resolver-Ständer umschließt.
Vorzugsweise hat der rohrförmige Bereich einen Boden mit einer Durchtrittsöffnung für den Durchtritt der Welle.
Vorzugsweise hat der rohrförmige Bereich ein Öffnungsende und einen Flansch an dem Öffnungsende, wobei der Flansch an dem Motor-Ständer montiert ist.
Vorzugsweise ist der Flansch mit einer Montageöffnung für ein Befestigungselement versehen, das durch die Montageöffnung hindurchgeführt wird, um die Abschirmung auf dem Motor-Ständer zu befestigen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Resolver vorgeschlagen, der einen Resolver-Ständer und einen Resolver-Läufer hat. Der Resolver-Ständer hat eine Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen und Resolver-Ständerwicklungen, die um die Resolver-Ständerzähne herumgeführt sind. Der Resolver-Läufer ist in den Resolver-Ständerzähnen aufgenommen und hat einen Resolver-Läuferkern, der sich um eine Wellenachse drehen kann, wobei der Resolver-Läuferkern ringförmig ist und der Außenradius R an einem beliebigen Punkt der Umfangsfläche des Resolver-Läuferkerns der folgenden Gleichung genügt: R = R_s – a / b + sin(pθ) wobei
dabei ist

R_a: ein Innenradius des Resolver-Ständerkerns,
R_max: ein maximaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns,
R_min: ein minimaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns,
θ: eine Winkelposition des beliebigen Punkts; und
p: die Anzahl von Polpaaren des Resolver-Läuferkerns.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motor vorgeschlagen, der einen Motor-Ständer hat, einen Motor-Läufer, der durch eine Welle in dem Motor-Ständer montiert ist, und einen Resolver wie vorstehend beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei sind identische oder verwandte Strukturen, Elemente oder Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Dimension von Komponenten und Merkmalen, die in den Zeichnungsfiguren dargestellt sind, sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
1 zeigt schematisch ein elektrisches Servolenksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine isometrische Darstellung eines Motors, der in dem elektrischen Servolenksystem von 1 verwendet wird;
3 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Motors von 2;
4 ist eine Seitenansicht des Motors von 2;
5 ist eine Schnittansicht des Motors von 4 entlang der Linie A-A;
6 ist eine Schnittansicht des Motors von 4 entlang der Linie B-B;
7 ist eine Schnittansicht des Motors von 4 entlang der Linie C-C;
8 zeigt schematisch eine Welle und einen Resolver und eine verwendete Abschirmung des Motors von 2;
9 ist eine Ansicht der Welle, des Resolvers und der Abschirmung, die in 8 gezeigt sind;
10 zeigt die Verteilung des Magnetfeldes, das durch den Endwindungsstrom der Ständerwicklungen erzeugt wird, wenn der Motor von 2 mit Strom gespeist wird;
11 zeigt den Läuferkern des in 8 dargestellten Resolvers von oben;
12 zeigt schematisch die Resolver-Ständerwicklungen des in 8 dargestellten Resolvers; und
13 zeigt schematisch den Wicklungsstrom des Motorständers und des Resolver-Ständers in 2.
DETAILBESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die technischen Lösungen der Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen deutlich und vollständig erläutert. Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich ein Teil der möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Weitere Ausführungsformen, zu denen ein Fachmann auf der Basis der vorliegenden Beschreibung ohne erfinderisches Zutun gelangt, fallen sämtlich in den Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf 1 Bezug genommen. Das elektrische Servolenksystem 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Welle 21 (zum Beispiel eine Welle, die durch ein Lenkrad angetrieben werden kann), einen Sensor 22 zum Erfassen der auf die Welle 21 ausgeübten Lenkkraft, eine Steuereinheit 23 zum Berechnen und Steuern der Größe der benötigten unterstützenden Kraft basierend auf dem Erfassungsergebnis des Sensors 22, einen durch die Steuereinheit 23 gesteuerten Motor 100 und ein Untersetzungsgetriebe 24 zum Verzögern der Ausgangsleistung des Motors 100.
Es wird auf 2 und 3 Bezug genommen. Der Motor 100 hat einen Motor-Ständer 30 und einen Motor-Läufer 60. Der Motor-Ständer 30 hat ein zylindrisches Gehäuse 31 mit einem Öffnungsende und eine Endplatte 35, die an dem Öffnungsende des Gehäuses 31 montiert ist, und einen Ständerkern 40 aus magnetischen Materialien, der an einer Innenwand des Gehäuses 31 und der Motor-Ständerwicklungen 47 desselben montiert ist. Die Motor-Ständerwicklungen 47 sind durch Anschlüsse 48 mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden. Wie in 5 dargestellt ist, hat der Ständerkern 40 ein ringförmiges Joch 41, eine Mehrzahl von Motor-Ständerzähnen 43, die sich von dem ringförmigen Joch 41 nach innen erstrecken, und einen isolierenden Spulenkörper 48, der an den Motor-Ständerzähnen 43 montiert ist, um den Motor-Ständerkern 40 und die Motor-Ständerwicklungen 47 voneinander zu trennen und auf diese Weise die Motor-Ständerwicklungen 47 von dem Motor-Ständerkern 40 zu isolieren. Die Motor-Ständerwicklungen 47 sind um den isolierenden Spulenkörper 48 herumgeführt, um rund um die Motor-Ständerzähne 43 Wicklungen zu bilden. In dieser Ausführungsform sind die Motor-Ständerwicklungen 47 konzentrierte Wicklungen, das heißt, jede Spule der Motor-Ständerwicklungen 47 ist um einen Motor-Ständerzahn 43 gewickelt.
Es wird auf die 3 bis 5 Bezug genommen. Der Motor-Läufer 60 hat eine Welle 61, einen auf der Welle 61 befestigten Motor-Läuferkern 63, Permanentmagnete 65, die an dem Motor-Läuferkern 63 befestigt sind, und eine Schutzhülse 67, die den Motor-Läuferkern 63 und die Magnete 65 umschließt. Der Motor-Läufer 60 ist an dem Motor-Ständer 30 drehbar gelagert. Insbesondere sind ein Boden des Gehäuses 31 und die Endplatte 35 des Motor-Ständers 30 jeweils mit zwei Lagern wie beispielsweise Wälzlagern ausgestattet, um die Welle 61 zu stützen, so dass sich der Motor 60 bezüglich des Motor-Ständers 30 drehen kann. In dieser Ausführungsform ist der Motor 100 ein bürstenloser Motor. Nach der Erregung des Motors 100 erzeugen die Motor-Ständerwicklungen 47 ein Magnetfeld, das mit dem Motor-Läufer 60 zusammenwirkt, um den Motor-Läufer 60 drehend anzutreiben.
Es wird auf die 4 bis 6 Bezug genommen. Der Motor 100 ist ferner mit einem Resolver ausgestattet, der einen Resolver-Ständer 70 und einen Resolver-Läufer 80 hat. Der Resolver befindet sich zwischen dem Motor-Ständerkern 40 und der Motorendplatte 35. Der Resolver ist durch das Kabel 88 und den Verbinder 89 (2) mit einer Stromquelle der Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden.
Der Resolver-Ständer 70 ist an dem Motor-Ständer 30 montiert. Der Resolver-Ständer 70 hat einen Resolver-Ständerkern 71 und Resolver-Ständerwicklungen 75, die an dem Resolver-Ständerkern 71 ausgeführt sind.
Der Resolver-Läufer 80 hat einen Resolver-Läuferkern 81, der auf der Welle 61 des Motorläufers 60 befestigt ist und mit der Welle 61 gedreht wird. Der Resolver-Läuferkern 81 wird in einem Raum aufgenommen, der von dem Resolver-Ständerkern 71 umschlossen wird. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser OD1 des Resolver-Ständerkerns 81 geringer als der Innendurchmesser ID1 des Motor-Ständerkerns 40.
Es wird auf die 7 bis 9 Bezug genommen. Der Resolver-Ständerkern 71 hat ein ringförmiges Joch und eine Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen 73, die sich von dem ringförmigen Joch 72 nach innen erstrecken. Die Spulen der Resolver-Ständerwicklungen 75 sind auf dem entsprechenden Resolver-Ständerzahn 73 gewickelt, wobei ein isolierender Spulenkörper 78 zwischengeschaltet ist. In dieser Ausführungsform sind die Resolver-Ständerwicklungen 75 konzentrierte Wicklungen, das heißt, jede Spule ist um einen Resolver-Ständerzahn 73 herumgewickelt.
In dieser Ausführungsform ist der Resolver-Ständerkern 71 an der Innenwand einer Abschirmung 90 befestigt, die in dieser Ausführungsform becherförmig ist. Die Abschirmung 90 ist an dem Motorständer 30 befestigt und hat einen rohrförmigen Bereich 91, der den Resolver-Ständerkern 71 umschließt, um von den Motor-Ständerwicklungen 47 ausgehende magnetische Störungen zu eliminieren oder abzumildern. In dieser Ausführungsform ist der rohrförmige Bereich 91 zylindrisch und hat an seinen beiden axialen Enden jeweils einen Boden 93 und ein offenes Ende. Der Boden 93 hat eine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt der Welle 61. Der rohrförmige Bereich 91 hat an seinem Öffnungsende einen nach außen gehenden Flansch 95. Der Flansch 95 ist mit einer Montageöffnung für ein Befestigungselement 97 wie beispielsweise ein die Montageöffnung durchgreifender Bolzen oder eine Schraube versehen. Die Abschirmung 90 ist durch die Befestigungselemente 97 an dem Motor-Ständer 30 befestigt.
Vorzugsweise werden die Resolver-Ständerzähne 73 und die Resolver-Ständerwicklungen 75 sämtlich in einem durch den rohrförmigen Bereich 91 definierten Raum aufgenommen.
Es wird auf 10 Bezug genommen. Wenn die Motor-Ständerwicklungen 47 erregt werden, erzeugt der Endbereich der Motor-Ständerwicklungen 47 ein Magnetfeld, das dazu tendiert, den Resolver zu stören, insbesondere den Resolver-Ständer 70. Durch den Abschirmeffekt der magnetisch leitenden Abschirmung 90 werden die magnetischen Störungen der Motor-Ständerwicklungen 47, die sich auf die Resolver-Ständerwicklungen 75 auswirken, eliminiert oder deutlich abgemildert.
Es wird auf 9 und 11 Bezug genommen, wobei 11 eine Draufsicht des Resolver-Läuferkerns 81 entlang einer axialen Richtung ist. In 11 ist durch eine gestrichelte Kreislinie der Innendurchmesser ID2 des ringförmigen Resolver-Ständerkerns 71 angegeben. Die beiden durchgezogenen Linien, die jeweils von den gestrichelten Linien umgeben sind, stellen ein Innenprofil und ein Außenprofil des Resolver-Läuferkerns 81 dar. In dieser Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser ID2 des ringförmigen Resolver-Ständerkerns 71 etwa 20 Millimeter (mm).
In dieser Ausführungsform ist der Resolver-Ständerkern 81 konzentrisch zu der Welle 61. Der Außenradius R des Resolver-Läuferkerns 81 ist jedoch nicht konstant, sondern ändert sich sanft und gleichmäßig. Insbesondere genügt der Außenradius R an einem beliebigen Punkt der Umfangsfläche des Resolver-Läuferkerns 81 der folgenden Gleichung: R = R_s – a / b + sin(pθ) wobei
dabei ist

R_s: ein Innenradius des Resolver-Ständerkerns 71,
R_max: ein maximaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns 81,
R_min: ein minimaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns 81,
θ: eine Resolverläufer-Winkelposition eines beliebigen Punkts bezüglich einer Ausgangslinie, wobei z. B. die X-Achse wie in 11 dargestellt als Ausgangslinie (0-Grad-Position) dient; und
p: die Anzahl von Polpaaren des Resolver-Läuferkerns 81.

12 zeigt ein Wickelschema der Resolver-Ständerwicklungen 75. In dieser Ausführungsform hat der Revolver-Ständerkern 71 sechzehn Resolver-Ständerzähne S1 bis S16, wobei die erste Reihe Erregerwicklungen Excite, die zweite Reihe eine erste Ausgangswicklung Co-sin, auch als Cosinus-Ausgangswicklung bezeichnet, und die dritte Reihe eine zweite Ausgangswicklung Sin, auch als Sinus-Ausgangswicklung bezeichnet, darstellt.
Wie in 12 gezeigt ist, sind die ersten Ausgangswicklungen mit einer ersten Anzahl von Drahtwindungen um jeden der Resolver-Ständerzähne S1~S16 herumgeführt. In dieser Ausführungsform ist jede Spule der ersten Ausgangswicklungen mit achtzig Windungen um einen entsprechenden Resolver-Ständerzahn herumgewickelt.
Die zweiten Ausgangswicklungen sind mit einer zweiten Anzahl von Drahtwindungen um jeden der Resolver-Ständerzähne S1~S16 herumgeführt.
In dieser Ausführungsform ist jede Spule der zweiten Ausgangswicklungen mit achtzig Windungen um einen entsprechenden Resolver-Ständerzahn herumgewickelt.
Die Erregerwicklungen sind mit einer dritten Anzahl von Drahtwindungen um jeden der Resolver-Ständerzähne S1~S16 herumgewickelt. In dieser Ausführungsform ist jede Spule der Erregerwicklungen mit dreißig Windungen um einen entsprechenden Resolver-Ständerzahn herumgewickelt.
Vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anzahl von Windungen in dieser Ausführungsform beschränkt. Vorzugsweise ist die dritte Anzahl von Windungen kleiner als die erste Anzahl von Windungen und kleiner als die zweite Anzahl von Windungen. Vorzugsweise ist die erste Anzahl von Windungen gleich der zweiten Anzahl von Windungen, und die erste Anzahl von Windungen ist ein Vielfaches der dritten Anzahl von Windungen, vorzugsweise ein Zweifaches oder Dreifaches.
Vorzugsweise sind die ersten Ausgangswicklungen mit einem ersten Draht AB kontinuierlich gewickelt; die zweiten Ausgangswicklungen sind mit einem zweiten Draht CD kontinuierlich gewickelt; und die Erregerwicklungen sind mit einem dritten Draht EF kontinuierlich gewickelt. In dieser Ausführungsform ist die Anzahl von Resolver-Ständerzähnen 73 eine gerade Zahl 2n, wobei n eine ganze Zahl größer als eins ist. Die 2n Resolver-Ständerzähne 73 sind in n Paare unterteilt. Zum Beispiel bilden die einander benachbarten Zähne S1 und S2 ein Paar, und die einander benachbarten Zähne S3 und S4 bilden ein weiteres Paar. Jedes Paar der Resolver-Ständerzähne 73 besteht aus zwei einander benachbarten Resolver-Ständerzähnen 73, wie zum Beispiel die Zähne S1 und S2. Bei zwei Resolver-Ständerzähnen 73 desselben Paares sind die ersten Ausgangswicklungen gleichsinnig gewickelt. Die in vorliegender Erfindung beschriebene Wickelrichtung bezieht sich auf die Uhrzeigerrichtung (CW) oder auf die Gegenuhrzeigerrichtung (CCW). Zum Beispiel sind die ersten Ausgangswicklungen in Uhrzeigerrichtung CW um den Zahn S1 und S2 ausgeführt. Die Wickelrichtung der ersten Ausgangswicklungen an einem Paar von Resolver-Ständerzähnen 73 erfolgt entgegengesetzt zu der Wickelrichtung an einem benachbarten Paar von Resolver-Ständerzähnen 73. Zum Beispiel sind die ersten Ausgangswicklungen in der CW-Richtung um S1 und S2 herumgeführt und sind in der CCW-Richtung um S3 und S4 herumgeführt.
Die zweiten Ausgangswicklungen sind in ähnlicher Weise wie die ersten Ausgangswicklungen an den Resolver-Ständerzähnen 73 ausgeführt, sind jedoch zu den ersten Resolver-Ausgangswicklungen um einen Resolver-Ständerzahn versetzt. Aus diesem Grund sind pro Paar von Resolver-Ständerzähnen 73, zum Beispiel das aus den Zähnen S1 und S2 bestehende Paar, die ersten Ausgangswicklungen und die zweiten Ausgangswicklungen um einen der beiden Resolver-Ständerzähne, z. B. den Resolver-Ständerzahn S1, in der gleichen Richtung und um den anderen der Resolver-Ständerzähne, z. B. den Zahn S2, in der entgegengesetzten Richtung herumgeführt.
Von den 2n Resolver-Ständerzähnen (73) sind zwei einander benachbarte Resolver-Ständerzähne, z. B. die Zähne S2 und S3 der drei einander benachbarten Resolver-Ständerzähne, z. B. die Zähne S1, S2 und S3, in einer ersten Wickelrichtung, z. B. in der CCW-Richtung, bewickelt, während der verbleibende Zahn, z. B. der Zahn S1, in der entgegengesetzten Richtung, z. B. in der CW-Richtung, bewickelt ist.
Wie 12 zeigt, sind von den 2n Resolver-Ständerzähnen die Erregerwicklungen an zwei einander benachbarten Resolver-Ständerzähnen in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt. Zum Beispiel sind die Erregerwicklungen an dem Zahn S1 in der CW-Richtung, an dem Zahn S2 in der CCW-Richtung und an dem Zahn S3 in der Richtung CW ausgeführt.
13 zeigt das Verhältnis zwischen den Motor-Ständerwicklungen 47 und den Resolver-Ständerwicklungen 75. In dieser Ausführungsform entspricht die Anzahl der Motor-Ständerzähne 43 3/4 der Anzahl der Resolver-Ständerzähne 73, d. h. der Motor hat zwölf Motor-Ständerzähne 43 und sechzehn Resolver-Ständerzähne 73.
In 13 stellt die erste Reihe zwölf Motor-Ständerzähne T1~T12 dar. A, B und C unter den zwölf Motor-Ständerzähnen T1~T12 bezeichnen jeweils drei Phasen von Motor-Ständerwicklungen, und Pfeile in der Nähe von A, B und C kennzeichnen jeweils Phasenstromrichtungen von Endwindungen der Motor-Ständerwicklungen 47. Die zweite Reihe stellt sechzehn Resolver-Ständerzähne S1~S16 dar. Die dritte Reihe stellt eine Wickelrichtung der Erregerwicklungen dar (wobei das Symbol ”+” die Uhrzeigerrichtung und das Symbol ”–” die Gegenuhrzeigerrichtung angibt). Die vierte Reihe stellt die Wickelrichtung der ersten Ausgangswicklung dar, und die fünfte Reihe stellt die Wickelrichtung der zweiten Ausgangswicklung dar.
Die Motor-Ständerwicklungen 47 sind Dreiphasenwicklungen, die jeweils durch A, B und C dargestellt sind. Bei einem Permanentmagnet-Synchronmotor, der zum Kommutieren des Ständerstroms Sinuswellen verwendet, kann der Dreiphasenstrom des Motor-Ständers etwa wie folgt dargestellt werden:
Der Strom der A-Phase ist i_A = Isin(ωt + θ),
der Strom der B-Phase ist i_B = Isin(ωt + θ – 2·π/3),
der Strom der C-Phase ist i_C = Isin(ωt + θ – 4·π/3),
daher gilt i_A = –(i_B + i_C).
In der vorstehenden Formel ist ω die Kreisfrequenz des Ständerstroms des Dreiphasenmotors in rad/Sekunde; t ist eine aktuelle Elektrifizierungszeit, θ ist ein Startphasenwinkel des A-Phasenstroms, und eine Phasenposition der B-Phase und C-Phase, die der A-Phase nacheilt, ist jeweils 2·π/3 und 4·π/3.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Aus diesem Grund wird der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert.
Die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendeten Verben ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen werden in einem einschließenden Sinn gebraucht, das heißt, diese Verben drücken aus, dass das genannte Element vorgesehen ist, ohne auszuschließen, dass auch noch weitere oder zusätzliche Elemente vorgesehen sind.

Claims

Resolver, umfassend: einen Resolver-Ständer (70) mit einer Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen (73) und Resolver-Ständerwicklungen (75), die um die Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind; einen Resolver-Läufer (80) mit einem Resolver-Läuferkern (81), der in einem von den Resolver-Ständerzähnen (73) umschlossenen Raum aufgenommen wird und sich um eine Wellenachse drehen kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Resolver-Ständerwicklungen (75) umfassen: eine Mehrzahl von ersten Ausgangswicklungen, die mit einer ersten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind; eine Mehrzahl von zweiten Ausgangswicklungen, die mit einer zweiten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind; und eine Mehrzahl von Erregerwicklungen, die mit einer dritten Anzahl von Windungen um jeden der Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind.
Resolver nach Anspruch 1, wobei die dritte Anzahl von Windungen kleiner ist als die erste Anzahl von Windungen und/oder die zweite Anzahl von Windungen.
Resolver nach Anspruch 1, wobei die erste Anzahl von Windungen gleich der zweiten Anzahl von Windungen entspricht.
Resolver nach Anspruch 1, wobei: die Anzahl der Resolver-Ständerzähne (73) 2n ist, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist; die 2n Resolver-Ständerzähne (73) unterteilt sind in n Paare von Resolver-Ständerzähnen (73), wobei jedes der n Paare zwei einander benachbarte Resolver-Ständerzähne (73) mit ersten Ausgangswicklungen hat, die in der gleichen Richtung ausgeführt sind; wobei bei je zwei benachbarten Paaren der n Paare die ersten Ausgangswicklungen in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt sind.
Resolver nach Anspruch 4, wobei: bei den beiden Resolver-Ständerzähnen (73) jedes Paares von Resolver-Ständerzähnen (73) die ersten Ausgangswicklungen und die zweiten Ausgangswicklungen in der gleichen Wickelrichtung an einem Resolver-Ständerzahn (73) ausgeführt sind und wobei die ersten Ausgangswicklungen und die zweiten Ausgangswicklungen an dem anderen Resolver-Ständerzahn (73) jeweils in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt sind.
Resolver nach Anspruch 4, wobei: bei je drei benachbarten Resolver-Ständerzähnen (73) die zweiten Ausgangswicklungen an zwei benachbarten Zähnen (73) der drei Resolver-Ständerzähen (73) in der gleichen Wickelrichtung und an dem verbleibenden Resolver-Ständerzahn (73) in einer entgegengesetzten Wickelrichtung ausgeführt sind.
Resolver nach Anspruch 1, wobei die Erregerwicklungen an den Resolver-Ständerzähnen alternierend in CW-Richtung und in CCW-Richtung ausgeführt sind.
Resolver nach Anspruch 1, wobei der Resolver-Läuferkern (81) ringförmig ist und der Außenradius R an einem beliebigen Punkt der Umfangsfläche des Resolver-Läuferkerns (81) der folgenden Gleichung genügt: R = R_s – a / b + sin(pθ) wobei
dabei ist R_s ein Innenradius des Resolver-Ständerkerns, R_max ein maximaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns, R_min ein minimaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns, θ eine Winkelposition des beliebigen Punkts; und p die Anzahl von Polpaaren des Resolver-Läuferkerns.
Resolver, umfassend: einen Resolver-Ständer (70) mit einer Mehrzahl von Resolver-Ständerzähnen (73) und Resolver-Ständerwicklungen, die um die Resolver-Ständerzähne (73) herumgeführt sind; und einen Resolver-Läufer (80), der in den Resolver-Ständerzähnen (73) aufgenommen wird, und umfassend einen Resolver-Läuferkern, der sich um die Achse einer Welle (61) drehen kann; dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver-Läuferkern (81) ringförmig ist und dass der Außenradius R an einem beliebigen Punkt der Umfangsfläche des Resolver-Läuferkerns (81) der folgenden Gleichung genügt: R = R_s – a / b + sin(pθ) wobei
dabei ist R_s ein Innenradius des Resolver-Ständerkerns, R_max ein maximaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns, R_min ein minimaler Außenradius des Resolver-Läuferkerns, θ eine Winkelposition des beliebigen Punkts; und p die Anzahl von Polpaaren des Resolver-Läuferkerns.
Motor, umfassend: einen Motor-Ständer (30) mit einer Mehrzahl von Motor-Ständerzähnen (43) und Motor-Ständerwicklungen (47), die um die Motor-Ständerzähne (43) herumgeführt sind; einen Motor-Läufer (60), der durch eine Welle in dem Motor-Ständer (30) drehbar montiert ist; und einen Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Resolver-Ständer (70) an dem Motor-Ständer (30) montiert ist und der Resolver-Läufer (80) an der Welle (61) befestigt ist.
Motor nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Abschirmung (90), die zwischen dem Motor-Ständer (30) und dem Resolver befestigt ist, um von dem Motor-Ständer (30) ausgehende magnetische Störungen zu eliminieren oder abzumildern.
Motor nach Anspruch 11, wobei die Abschirmung (90) einen rohrförmigen Bereich (91) hat, der den Resolver-Ständer (70) umschließt.
Motor nach Anspruch 12, wobei der rohrförmige Bereich (91) einen Boden (93) mit einer Durchtrittsöffnung für den Durchtritt der Welle (61) hat.
Motor nach Anspruch 13, wobei der rohrförmige Bereich (91) ein Öffnungsende und einen Flansch (95) an dem Öffnungsende hat; wobei der Flansch (95) an dem Motor-Ständer (30) montiert ist.
Motor nach Anspruch 14, wobei der Flansch (95) mit einer Montageöffnung für ein Befestigungselement (97) versehen ist, durch welche das Befestigungselement hindurchgeführt ist, um die Abschirmung (90) an dem Motor-Ständer (30) zu befestigen.