DE102017113627A1

DE102017113627A1 - Stator für einen Resolver, Resolver und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102017113627A1
Application number: DE102017113627.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kästle; Marco Bender; Christian Silvery; Mike Czerlewitz; Peter Dietz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27
Also published as: DE112018003200A5; CN110753829A; EP3642566A1; WO2018233756A1

Abstract

Bei einem Resolver ist ein Stator (1) als ein offener Ring ausgebildet, es gibt mindestens eine Öffnung (6, 61, 62, 63) in dem Ring, welche sich entlang eines Umfangs des Rings über einen Öffnungswinkel (7, 71, 72, 73) erstreckt. Der Stator (1) kann segmentiert ausgebildet sein, die mindestens eine Öffnung (6, 61, 62, 63) kann durch Entfernung mindestens eines Segments erhalten werden. Durch die mindestens eine Öffnung (6, 61, 62, 63) kann eine Leitung (11) zum Anschluss des Resolvers oder einer anderen Komponente (10), welche sich innerhalb des Rings des Stators (1) befindet, geführt werden. Der Resolver kann insbesondere zusammen mit einem Elektromotor eingesetzt werden, beispielsweise in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Resolver, einen mit solch einem Stator versehenen Resolver und eine Verwendung des Resolvers.
Resolver finden in verschiedensten Technikgebieten Anwendung, um eine Winkelposition einer Komponente eines technischen Systems zu bestimmen. Dies ist beispielsweise bei elektrischen Antrieben der Fall, im Kraftfahrzeugbereich, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, etwa bei Hybridantrieben, der E-Achse oder einem Radnabenantrieb. Hier wird ein Resolver unter anderem dazu eingesetzt, in einem Elektromotor des elektrischen Antriebs eine Winkelposition eines Rotors des Elektromotors zu bestimmen, was für die Kommutierung des Elektromotors erforderlich ist. Hierbei besteht häufig ein Bauraumproblem, was die Unterbringung der Komponenten etwa eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug und eine erforderliche Verbindung der Komponenten untereinander erschwert.
Bei Resolvern nach dem Stand der Technik werden sowohl ein Stator des Resolvers als auch ein Rotor des Resolvers als Vollkreis, das heißt als geschlossener Ring, ausgebildet. Soll dann, beispielsweise aus Bauraumgründen, ein Bereich innerhalb des geschlossenen Rings zur Unterbringung weiterer Komponenten genutzt werden, so können Anschlüsse für die weiteren Komponenten nur axial aus dem Resolver herausgeführt werden. Dies stellt eine Beschränkung dar, welche die platzsparende Unterbringung von Komponenten etwa eines Antriebssystems erschwert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stator für einen Resolver sowie einen entsprechenden Resolver anzugeben, bei dem hinsichtlich Einbau und Anschluss des Resolvers sowie weiterer Komponenten diese Beschränkungen nicht oder nur in vermindertem Ausmaß bestehen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Stators gelöst durch einen Stator gemäß Anspruch 1, und hinsichtlich des Resolvers durch einen Resolver gemäß Anspruch 6.
Eine erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Resolvers ist gemäß Anspruch 8 möglich.
Ein erfindungsgemäßer Stator für einen Resolver ist als Ring ausgebildet, erfindungsgemäß als ein offener Ring. Dies bedeutet, in einem Umfang des Ringes liegt mindestens eine Öffnung vor, welche sich entlang des Umfangs des Rings über einen Öffnungswinkel erstreckt.
In einer Ausführungsform weist der Stator mehr als eine Öffnung auf. Dabei liegen entlang des Umfangs des Ringes mehrere Öffnungen vor, welche sich jeweils entlang des Umfangs über einen jeweiligen Öffnungswinkel erstrecken. Die Öffnungswinkel für die einzelnen Öffnungen können dabei untereinander gleich oder verschieden sein. Auf diese Weise kann der Stator Erfordernissen des Einbaus, insbesondere der Ausführung von Leitungen aus einem Bereich innerhalb des Rings, angepasst werden, und es können auch Erfordernisse einer Wicklung des Stators, vor allem hinsichtlich Präzision der Winkelmessung, berücksichtigt werden.
Weist der Stator mehr als eine Öffnung auf, so besteht der Stator aus mehreren Segmenten. Diese Segmente werden bevorzugt mechanisch miteinander verbunden, um Positionstoleranzen der Segmente zueinander gering zu halten. Zur mechanischen Verbindung der Segmente des Stators werden Verbindungselemente eingesetzt. In einer Ausgestaltung sind die Verbindungselemente dabei gegen die Segmente des Stators in einer radialen Richtung und/oder in einer axialen Richtung versetzt oder sind auf einem separaten Teilkreis ausgeführt.
In einer besonders flexiblen Ausführungsform des Stators ist der Stator in Segmente gegliedert, welche einzeln entfernt werden können, um die mindestens eine Öffnung im Umfang des Rings zu erzeugen. Auf diese Weise kann der Stator einfach an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden.
Ein Stator für einen Resolver verfügt über Wicklungen, welche für sich einen Wicklungsring bilden, und einen Trägerring, an dem die Wicklungen befestigt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Stator beinhaltet eine Öffnung im Ring des Stators eine Öffnung sowohl im Trägerring als auch im Wicklungsring. Dabei sind die Wicklungen des Wicklungsrings und die mindestens eine Öffnung im Stator aneinander anzupassen. So kann etwa das Wicklungsschema des Wicklungsrings an eine gewünschte Öffnung im Stator angepasst werden, insbesondere kann zu einer gewünschten Öffnung im Stator ein Wicklungsschema neu entwickelt werden. Alternativ kann die mindestens eine Öffnung in dem Stator so gewählt werden, dass sie ein bestehendes Wicklungskonzept weitgehend berücksichtigt. Kombinationen dieser Herangehensweisen sind ebenfalls möglich. Stets ist dabei darauf zu achten, dass die Messgenauigkeit des mit dem erfindungsgemäßen Stator versehenen Resolvers nicht unzulässig beeinträchtigt wird.
In einer Ausführungsform ist der Wicklungsring des Stators radial innerhalb des Trägerrings des Stators angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist der Wicklungsring des Stators radial außerhalb des Trägerrings des Stators angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Wicklungsring des Stators um den Trägerring des Stators herum ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Wicklungsring des Stators axial gegen den Trägerring des Stators versetzt.
Ein erfindungsgemäßer Resolver weist einen erfindungsgemäßen Stator, wie vorstehend beschrieben, auf. Dabei kann insbesondere eine Leitung des Resolvers zum Anschluss des Resolvers an eine externe Vorrichtung durch eine der mindestens einen Öffnung im Ring des Stators geführt sein.
Ein erfindungsgemäßer Resolver kann vorteilhaft in ein technisches System integriert sein und vereinfacht insbesondere die Anordnung einer Komponente des technischen Systems innerhalb des offenen Rings des Stators. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Stator nämlich möglich, eine oder mehrere Leitungen zur Verbindung der Komponente innerhalb des Rings des Stators mit einer oder mehreren Komponenten außerhalb des Rings des Stators durch eine oder mehrere der mindestens einen Öffnung im Ring des Stators zu führen.
Beispielsweise kann innerhalb des offenen Rings des Stators ein Hydraulikaktor angeordnet werden. Eine Hydraulikleitung des Hydraulikaktors kann dabei durch eine der mindestens einen Öffnung in dem Ring des Stators geführt sein.
Das technische System kann insbesondere ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs sein. Der erfindungsgemäße Resolver kann dabei vorteilhaft eingesetzt werden, um eine Winkelposition eines Rotors eines Elektromotors des Antriebssystems zu ermitteln.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile noch an Hand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher beschrieben.

1 zeigt den Stator eines Resolvers nach dem Stand der Technik.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator mit mehr als einer Öffnung.
4 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator.

Die Zeichnungen zeigen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne die Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
1 zeigt schematisch einen Stator 1 eines Resolvers nach dem Stand der Technik in Schnittansicht. Die Schnittebene liegt hier senkrecht zu einer axialen Richtung des Stators 1. Der Stator 1 hat einen Trägerring 2 und einen Wicklungsring 3 und ist als geschlossener Ring ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Wicklungsring 3 innerhalb des Trägerrings 2 angeordnet. Über Bohrungen 4 kann der Trägerring 2 bei Einbau in ein technisches System etwa durch Verschraubung fixiert werden. Soll, etwa aus Bauraumgründen, in einem Innenbereich 5, welcher von dem Stator 1 umschlossen wird, eine Komponente des technischen Systems angeordnet werden, so können Leitungen zum Anschluss dieser Komponente nicht durch den Stator 1, welcher einen geschlossenen Ring bildet, geführt werden. Die Leitungen können jedoch in axialer Richtung, also hier senkrecht zur Zeichenebene, aus dem Innenbereich 5 herausgeführt werden.
2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Stator 1 in Schnittansicht. Die Schnittebene liegt hier senkrecht zu einer axialen Richtung des Stators 1. Der Stator 1 hat einen Trägerring 2 und einen Wicklungsring 3. In der gezeigten Ausführungsform ist der Wicklungsring 3 radial, also in einer radialen Richtung 120, innerhalb des Trägerrings 2 angeordnet. Ebenso könnte der Wicklungsring 3 außerhalb des Trägerrings 2, oder um den Trägerring 2 herum angeordnet sein; eine weitere Möglichkeit ist, dass der Trägerring 2 in axialer Richtung (hier senkrecht zur Zeichenebene) gegen den Wicklungsring 3 versetzt ist. Über Bohrungen 4 kann der Trägerring 2 bei Einbau in ein technisches System etwa durch Verschraubung fixiert werden. Erfindungsgemäß weist der Stator 1 eine Öffnung 6 auf, welche sich über einen Öffnungswinkel 7 erstreckt. In einem von dem so durch den Stator 1 gebildeten offenen Ring umschlossenen Innenbereich 5 ist in dem gezeigten Beispiel eine Komponente 10 eines technischen Systems angeordnet. Eine Leitung 11, um die Komponente 10 mit einer weiteren Komponente 12 außerhalb des Stators 1 zu verbinden, ist durch die Öffnung 6 geführt. Diese Möglichkeit besteht bei dem erfindungsgemäßen Stator 1 aufgrund der Öffnung 6 zusätzlich zu der Möglichkeit, eine Leitung wie im Stand der Technik in axialer Richtung aus dem Innenbereich 5 zu führen, wodurch die Konstruktions- und Einbaumöglichkeiten bei dem erfindungsgemäßen Stator 1 gegenüber dem Stand der Technik weniger beschränkt sind.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator 1 mit drei Öffnungen 61, 62, 63, im Gegensatz zu nur einer Öffnung 6 der in 2 gezeigten Ausführungsform, in Draufsicht entlang einer axialen Richtung des Stators 1. In der gezeigten Ausführungsform ist der Wicklungsring 3 in einer radialen Richtung 120 innerhalb des Trägerrings 2 angeordnet. Ebenso könnte der Wicklungsring 3 außerhalb des Trägerrings 2, oder um den Trägerring 2 herum angeordnet sein; eine weitere Möglichkeit ist, dass der Trägerring 2 in axialer Richtung (hier senkrecht zur Zeichenebene) gegen den Wicklungsring 3 versetzt ist. Die drei Öffnungen 61, 62, 63 erstrecken sich jeweils entlang eines Umfangs des Stators 1 über einen jeweiligen Öffnungswinkel 71, 72, 73. Dabei ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Öffnungswinkel 72 gleich dem Öffnungswinkel 73. Der Öffnungswinkel 71 ist hier größer als der Öffnungswinkel 72. Jede der Öffnungen 61, 62, 63 kann genutzt werden, um eine oder mehrere Leitungen in einen Innenbereich 5 des Stators 1 hineinzuführen und/oder um eine oder mehrere Leitungen aus einem Innenbereich 5 des Stators 1 herauszuführen. Die drei Öffnungen 61, 62, 63 unterteilen den Stator 1 in drei Segmente 13; diese Unterteilung betrifft sowohl den Trägerring 2 als auch den Wicklungsring 3. Ein Verbindungselement 8 verbindet die Segmente 13 des Stators 1, wozu das Verbindungselement 8 mit dem Trägerring 2 mechanisch verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement 8 in einer axialen Richtung, hier senkrecht zur Zeichenebene, gegen den Trägerring 2 versetzt.
4 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator 1 in Schnittansicht, wobei die Schnittebene von einer axialen Richtung 110 des Stators 1 und einer radialen Richtung 120 des Stators 1 aufgespannt wird. In der gezeigten Ausführungsform ist der Wicklungsring 3 gegen den Trägerring 2 in axialer Richtung 110 versetzt, während in radialer Richtung 120 Trägerring 2 und Wicklungsring 3 gleichauf liegen.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Trägerring
3: Wicklungsring
4: Bohrung
5: Innenbereich
6: Öffnung
7: Öffnungswinkel
8: Verbindungselement
10: Komponente
11: Leitung
12: weitere Komponente
13: Segment
61: Öffnung
62: Öffnung
63: Öffnung
71: Öffnungswinkel
72: Öffnungswinkel
73: Öffnungswinkel
110: axiale Richtung
120: radiale Richtung

Claims

Stator (1) für einen Resolver, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) als ein offener Ring ausgebildet ist, mit mindestens einer sich entlang eines Umfangs des Rings über einen Öffnungswinkel (7, 71, 72, 73) erstreckenden Öffnung (6, 61, 62, 63).
Stator (1) nach Anspruch 1, wobei der Stator (1) mehr als eine Öffnung (61, 62, 63) aufweist.
Stator (1) nach Anspruch 2, wobei Segmente (13) des Stators (1) durch mindestens ein Verbindungselement (8) miteinander mechanisch verbunden sind.
Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator (1) in Segmente gegliedert ist, welche einzeln entfernt werden können, um die mindestens eine Öffnung (6, 61, 62, 63) im Umfang des Rings zu erzeugen.
Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wicklungsring (3) des Stators (1) radial innerhalb eines Trägerrings (2) des Stators (1) angeordnet ist, oder wobei ein Wicklungsring (3) des Stators (1) radial außerhalb eines Trägerrings (2) des Stators (1) angeordnet ist, oder wobei ein Wicklungsring (3) des Stators (1) um einen Trägerring (2) des Stators (1) herum ausgebildet ist, oder wobei ein Wicklungsring (3) des Stators (1) axial gegen einen Trägerring (2) des Stators (1) versetzt ist.
Resolver mit einem Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Resolver nach Anspruch 6, wobei eine Leitung des Resolvers zum Anschluss des Resolvers an eine externe Vorrichtung durch eine der mindestens einen Öffnung (6, 61, 62, 63) geführt ist.
Verwendung eines Resolvers nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Resolver in ein technisches System integriert ist, und innerhalb des offenen Rings des Stators (1) eine Komponente (10) des technischen Systems angeordnet ist.
Verwendung eines Resolvers gemäß Anspruch 8, wobei die innerhalb des offenen Rings des Stators (1) angeordnete Komponente des technischen Systems ein Hydraulikaktor ist, und eine Hydraulikleitung des Hydraulikaktors durch eine der mindestens einen Öffnung (6, 61, 62, 63) in dem Ring des Stators (1) geführt ist.
Verwendung eines Resolvers gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das technische System ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs ist.