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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Resolver zur Ermittlung einer Winkellage eines Rotors eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Elektromaschinensystem, insbesondere ein Elektromaschinensystem zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor und einem gattungsgemäßen Resolver.
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Es sind Elektromaschinensysteme bekannt, bei welchen zur Bestimmung einer Winkellage eines Rotors ein Resolver bereitgestellt ist. Aus der
DE 10 2013 204 784 A1 ist ein Antriebsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem eine Gebereinheit eines Resolvers an einem Rotor eines Elektromotors fixiert ist. Eine Sensoreinheit des Resolvers ist in eine Leistungselektronik des Elektromotors integriert. Die
CN 101699720 A offenbart ein Elektromaschinensystem bei welchem die Gebereinheit des Resolvers ebenfalls am Rotor des Elektromotors fixiert ist. Die Sensoreinheit ist an einem Motorgehäuse des Elektromotors gehalten. Gemäß der
DE 20 2015 103 013 U1 ist die Gebereinheit mehrteilig aufgebaut, wobei eine Geberwelle der Gebereinheit mittels Befestigungsbolzen axial sowie rotatorisch am Rotor gehalten ist.
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Die
DE 10 2017 207 239 A1 zeigt ein Getriebesystem bei welchem eine Gebereinheit eines Resolvers mittels einer Befestigungsschraube an einer Getriebewelle eines Getriebes und eine Sensoreinheit an einem Getriebegehäuse fixiert sind. Gemäß der
US 2014/0230593 A1 ist die Gebereinheit auf die Getriebewelle gepresst. Aus der
US 5 981 940 A ist ein Messsystem bekannt, bei welchem eine Gebereinheit an einer drehbaren Welle drehfest sowie axial fixiert gehalten ist. Eine Sensoreinheit umgibt die Gebereinheit in axialer Richtung von zwei Seiten.
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Bekannte Systeme mit Resolvern haben zumeist den Nachteil, dass das getrennte Montieren der Gebereinheit an einem Rotor und der Sensoreinheit an einem Maschinengehäuse zu Kettentoleranzen führt, durch welche ein Abstand zwischen der Gebereinheit und der Sensoreinheit nicht mehr genau kontrollierbar ist. Diese Kettentoleranzen beruhen beispielsweise auf Fertigungstoleranzen, Montagefehlern sowie Größenschwankungen einzelner Bauteile aufgrund von Wärmeausdehnung. Bei zu großen Abweichungen des Abstands zwischen der Gebereinheit und der Sensoreinheit ist eine zuverlässige Erfassung der Gebereinheit durch die Sensoreinheit, insbesondere bei einem induktiv arbeitendem Resolver, nicht gewährleistet. Überdies ist das Montieren der Gebereinheit an einem Rotor oder eine Getriebewelle sehr aufwendig und kostenintensiv. Hierdurch wird auch der Aufwand für Wartung und Austausch des Resolvers wesentlich erhöht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Resolver zur Ermittlung einer Winkellage eines Rotors eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Resolver und ein Elektromaschinensystem mit einem Elektromotor sowie einem Resolver zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Montierbarkeit aufweisen und/oder eine verbesserte Bestimmung der Winkellage des Rotors bereitstellen.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch einen Resolver zur Ermittlung einer Winkellage eines Rotors eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Elektromaschinensystem, insbesondere zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Resolver beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Elektromaschinensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Resolver zur Ermittlung einer Winkellage eines Rotors eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, gelöst. Der Resolver weist eine Gebereinheit zur drehfesten Anordnung an dem Rotor und eine Auswerteeinheit zum Ermitteln einer relativen Lage des Rotors zu einem Stator des Elektromotors. Erfindungsgemäß ist die Gebereinheit um eine Rotationsachse rotierbar sowie mit definierten axialen Abstand an der Auswerteeinheit gehalten.
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Zur Ermittlung der Winkellage des Rotors weist der Resolver die Gebereinheit und die Auswerteeinheit auf. Der Resolver ist vorzugsweise zur induktiven Lageermittlung, insbesondere mittels induktiver Spannung, ausgebildet.
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Unter einer Gebereinheit wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, welche die Winkellage des Rotors in ein Signal umwandelt. Hierfür ist die Gebereinheit drehfest am Rotor anordenbar. Zur Umwandlung der Winkellage in ein Signal weist die Gebereinheit einen signalerzeugenden Teil auf. Der signalerzeugende Teil der Gebereinheit weist vorzugsweise Mittel zur gezielten Feldverstimmung auf. Derartige Mittel sind vorzugsweise zum gezielten Verstimmen eines elektromagnetischen Felds ausgebildet, wie beispielsweise ein elektrisch leitfähiges und/oder magnetisches Element. Die Gebereinheit ist derart am Rotor anordenbar, dass bei jeder Winkellage des Rotors eine andere Feldverstimmung bzw. Verstimmung eines elektromagnetischen Felds mittels der Gebereinheit bewirkbar ist.
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Vorzugsweise weist die Gebereinheit eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Gebereinheit zum Rotor auf. Die Ausrichtvorrichtung weist vorzugsweise ein Ausrichtmittel, wie beispielsweise einen Zentrierstift, eine Zentrierbohrung oder dergleichen, vorzugsweise mit einem schrägen oder konischen Zentrierabschnitt, auf. Die Zentriervorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, im Zusammenspiel mit einer Gegenzentriervorrichtung die Gebereinheit zum Rotor auszurichten. Hierfür weist die Gegenzentriervorrichtung vorzugsweise Gegenzentriermittel, wie beispielsweise eine Zentrierbohrung, einen Zentrierstift oder dergleichen, auf, welche zum gegenseitigen Eingreifen mit den Zentriermitteln ausgebildet sind. Weiter bevorzugt ist die Ausrichtvorrichtung ausgebildet, die Gebereinheit koaxial zur Rotationsachse des Rotors auszurichten. Besonders bevorzugt ist die Ausrichtvorrichtung ausgebildet, eine relative Rotation der Gebereinheit zum Rotor formschlüssig zu verhindern. Dies kann beispielsweise durch eine nicht drehsymmetrische Ausbildung der Ausrichtvorrichtung oder durch mehrere voneinander beabstandete Ausrichtmittel realisiert sein.
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Zum Übersetzen der von dem signalerzeugenden Teil der Gebereinheit erzeugten Signale, weist der Resolver die Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit weist hierfür eine signalerfassende Einheit auf. Die signalerfassende Einheit ist zur Detektion der von der Gebereinheit erzeugten Signale ausgebildet. Vorzugsweise ist die signalerfassende Einheit zur Detektion der Verstimmung des elektromagnetischen Felds ausgebildet. Mittels der signalerfassenden Einheit ist somit beispielsweise eine von der Gebereinheit bewirkte Feldverstimmung bzw. Verstimmung des elektromagnetischen Felds empfangbar und von einer Bestimmungseinheit der Auswerteeinheit in eine Winkellage des Rotors übersetzbar. Weiter bevorzugt ist die Auswerteeinheit zum Erzeugen des von der Gebereinheit verstimmbaren elektromagnetischen Felds ausgebildet. Hierfür weist die Auswerteeinheit vorzugsweise eine Spule auf, welche mit Wechselstrom beaufschlagbar ist. Die Spule ist vorzugsweise als Teil der signalerfassenden Einheit ausgebildet. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass eine Impedanz der mit Wechselstrom beaufschlagten Spule über eine Wechselwirkung mit der Gebereinheit veränderbar ist. Zum Ermitteln der durch die Gebereinheit bewirkten Feldverstimmung weist die Bestimmungseinheit vorzugsweise eine Messvorrichtung auf. Die Messvorrichtung ist vorzugsweise zum Messen der Impedanz, insbesondere der Impedanz der Spule, ausgebildet. Erfindungsgemäß sind auch andere Lageerfassungsmittel verwendbar. Die Auswerteeinheit weist vorzugsweise einen Halteabschnitt auf. Der Halteabschnitt ist vorzugsweise zur drehfesten Anordnung an einem Motorgehäuse des Elektromotors oder einem Stator des Elektromotors ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Halteabschnitt für einen Toleranzausgleich in axialer Richtung ausgebildet. Hierfür weist der Halteabschnitt beispielsweise einen flexiblen und/oder elastischen Bereich auf. Der axiale Toleranzausgleich beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 mm und weiter bevorzugt etwa 1 mm. Über einen axialen Toleranzausgleich des Halteabschnitts ist gewährleistbar, dass die Auswerteeinheit einer axialen Verschiebung des Rotors, beispielsweise aufgrund von Wärmeausdehnung, Fertigungstoleranzen oder dergleichen, nachführbar ist.
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Die Gebereinheit ist um die Rotationsachse rotierbar an der Auswerteinheit angeordnet. Hierfür kann die Gebereinheit beispielsweise einen koaxial zur Rotationsachse angeordneten Haltezapfen aufweisen, welcher in eine Halteausnehmung der Auswerteeinheit eingreift.
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Ferner ist die Gebereinheit mit einem definierten axialen Abstand an der Auswerteeinheit gehalten. Hierunter wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass ein axialer Abstand zwischen dem signalerzeugenden Teil der Gebereinheit und der signalerfassenden Einheit der Auswerteeinheit derart bestimmt ist, dass eine zuverlässige Erfassung der relativen Lage des signalerzeugenden Teils mittels der signalerfassenden Einheit gewährleistet ist. Der axiale Abstand ist demnach vorzugsweise konstant oder zumindest innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfelds, wie beispielsweise +/- 0,3 mm. Es ist ferner bevorzugt, dass die Gebereinheit derart drehfest am Rotor anordenbar ist, dass eine axiale Relativbewegung des Rotors zur Gebereinheit weiterhin möglich ist. Hierfür kann der Haltezapfen beispielsweise als axiale Linearführung ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine axiale Lageverschiebung des Rotors kompensierbar, während die Gebereinheit weiterhin drehfest am Rotor und in axialer Richtung ortsfest zum Stator und/oder Motorgehäuse angeordnet bleibt.
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Ein erfindungsgemäßer Resolver hat gegenüber herkömmlichen Resolvern den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Ermittlung der Winkellage dauerhaft gewährleistet ist. Fertigungstoleranzen oder axiale Verschiebungen des Rotors aufgrund von Wärmeausdehnung oder sonstiger mechanischer Beanspruchung sind mittels des erfindungsgemäßen Resolvers leicht kompensierbar. Überdies weist der erfindungsgemäße Resolver eine erheblich verbesserte Montierbarkeit auf, da bei der Montage die Gebereinheit beispielsweise lediglich mit dem Rotor in Eingriff gebracht und die Auswerteeinheit am Stator oder Motorgehäuse befestigbar ist. Ein Aufwendiges Fixieren der Gebereinheit am Rotor sowie ein anschließendes Zusammenführen sowie Ausrichten von Gebereinheit und Auswerteeinheit ist bei einem erfindungsgemäßen Resolver nicht erforderlich.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Resolver vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit eine koaxial zur Rotationsachse ausgebildete Aufnahmeachse aufweist, wobei die Gebereinheit eine zentrale Durchführung aufweist, wobei ein von der Auswerteeinheit wegweisender Endabschnitt der Aufnahmeachse durch die zentrale Durchführung durchgeführt ist. Die Aufnahmeachse und die zentrale Durchführung sind vorzugsweise drehsymmetrisch, insbesondere zylinderförmig, ausgebildet. Die Gebereinheit umgibt zumindest einen Teil der Aufnahmeachse in Umfangsrichtung, vorzugsweise vollumfänglich. Zudem ist die Gebereinheit relativ zur Aufnahmeachse um die Rotationsachse rotierbar angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die rotierbare Anordnung der Gebereinheit an der Auswerteeinheit realisiert ist. Ferner wird mittels der Aufnahmeachse eine besonders leichte Montage des Resolvers ermöglicht.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Aufnahmeachse zur Begrenzung einer Bewegung der Gebereinheit entlang der Rotationsachse zur Auswerteeinheit hin einen Absatz aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass an der Aufnahmeachse zur Begrenzung der Bewegung der Gebereinheit entlang der Rotationsachse zur Auswerteeinheit hin ein Sicherungsring angeordnet ist. Der Absatz bzw. Sicherungsring ist derart ausgebildet, dass die Gebereinheit auf die Aufnahmeachse in eine Aufschieberichtung aufschiebbar und ein weiteres Verschieben der Gebereinheit in Aufschieberichtung formschlüssig verhindert ist. Hierdurch ist eine axiale Endlage der Gebereinheit zur Auswerteeinheit bestimmt. Die Endlage ist derart gewählt, dass eine zuverlässige Detektion der Winkellage der Gebereinheit zur Auswerteeinheit gewährleistet ist. Der Sicherungsring ist vorzugsweise in einer umlaufenden Nut der Aufnahmeachse angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein definierter axialer Abstand zwischen der Gebereinheit und der Auswerteeinheit, bei welchem eine zuverlässige Detektion der relativen Winkellage der Gebereinheit zur Auswerteeinheit sichergestellt ist, bei der Montage leicht einstellbar ist.
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Weiter bevorzugt weist die Aufnahmeachse zur Begrenzung einer Bewegung der Gebereinheit entlang der Rotationsachse von der Auswerteeinheit weg einen Sicherungsring auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Aufnahmeachse zur Begrenzung der Bewegung der Gebereinheit entlang der Rotationsachse von der Auswerteeinheit weg eine Mutter aufweisen. Der Sicherungsring ist vorzugsweise in einer umlaufenden Nut der Aufnahmeachse gehalten. Die axiale Position der Gebereinheit relativ zur Auswerteeinheit ist somit vorzugsweise durch einen Absatz im Zusammenspiel mit einem Sicherungsring und/oder einer Mutter oder durch einen Sicherungsring im Zusammenspiel mit einem zweiten Sicherungsring und/oder einer Mutter gewährleistbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Gebereinheit axial an der Auswerteeinheit sicherbar ist. Auf diese Weise ist ein Ablösen der Gebereinheit von der Auswerteeinheit formschlüssig verhinderbar. Überdies ist ein solcher Resolver leicht montierbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Resolver vorgesehen sein, dass die Gebereinheit über eine Lagervorrichtung drehbar an der Auswerteeinheit gelagert ist. Als Lagervorrichtung ist ein Wälzlager, insbesondere ein Rillenkugellager, erfindungsgemäß bevorzugt. Alternativ kann die Lagerung auch mittels einer Gleitbuchse, einer beschichteten Oberfläche oder dergleichen realisiert sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine relative Rotationsbewegung zwischen der Gebereinheit und der Auswerteeinheit führbar ist, wobei die Reibung zwischen den Rotationspartnern reduziert ist. Somit ist ein innerer Rotationswiderstand des Resolvers reduzierbar und eine Lebensdauer des Resolvers verlängerbar.
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Vorzugsweise weist die Auswerteeinheit eine mit der Lagervorrichtung elektrisch gekoppelte Stromabführungsvorrichtung auf, wobei die Gebereinheit mit der Lagervorrichtung elektrisch gekoppelt ist, und wobei die Gebereinheit mit dem Rotor elektrisch koppelbar ist. Die Stromabführungsvorrichtung ist vorzugsweise durch einen elektrischen Leiter, wie beispielsweise einen Kupferleiter, Kohlefaserleiter oder dergleichen, realisiert. Vorzugsweise ist die Stromabführungsvorrichtung mit der Lagervorrichtung direkt elektrisch gekoppelt, vorzugsweise durch direktes Kontaktieren eines Innenrings der Lagervorrichtung. Die Lagervorrichtung ist demnach vorzugsweise elektrisch leitend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine elektrische Spannung, welche im Betrieb des Elektromotors entstehen kann, über die Gebereinheit, die Lagervorrichtung und die Stromabführungsvorrichtung vom Rotor abführbar ist. Die Lagervorrichtung ist nur einer verhältnismäßig geringen mechanischen Belastung ausgesetzt, sodass der durch die Lagervorrichtung fließende Strom nur einen sehr geringen Verschleiß bewirkt. Auf diese Weise ist vermeidbar, dass die Spannung über eine Hauptlagerung des Rotors des Elektromotors, welche im Betrieb wesentlich größeren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist als die Lagervorrichtung des Resolvers, abgeführt wird. Somit ist der Verschleiß der Hauptlagerung reduzierbar und die Lebensdauer der Hauptlagerung verlängerbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einem Resolver vorgesehen sein, dass die Gebereinheit einen Formschlussabschnitt zum formschlüssigen drehfesten Kontaktieren des Rotors aufweist. Der Rotor weist hierfür vorzugsweise einen Gegenformschlussabschnitt auf, welcher passend zum Formschlussabschnitt ausgebildet ist. Der Formschlussabschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass über eine axiale Relativbewegungsstrecke zwischen der Gebereinheit und dem Rotor der drehfeste Kontakt bestehen bleibt. Die Relativbewegungsstrecke ist vorzugsweise mindestens 1 mm lang. Vorzugsweise ist der Formschlussabschnitt an einer Umfangsseite der Gebereinheit ausgebildet. Ein derartiger Formschlussabschnitt ist in einen als Ausnehmung oder Hohlwellenabschnitt ausgebildeten Gegenformschlussabschnitt des Rotors einführbar. Erfindungsgemäß kann der Formschlussabschnitt auch mehrere voneinander beabstandete Formschlusselemente aufweisen, die zumindest teilweise neben der Rotationsachse angeordnet und zum Eingreifen in entsprechend mehrere Gegenformschlussabschnitte des Rotors ausgebildet sind. Weiter bevorzugt ist der Formschlussabschnitt zur Herstellung einer elektrischen Kopplung zwischen der Gebereinheit und dem Rotor, insbesondere zur Stromabführungsvorrichtung und dem Rotor, ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Resolver am Rotor montierbar ist. Die Gebereinheit ist drehfest sowie axial bewegbar am Rotor anordenbar. Ein axiales Abfallen des Resolvers vom Rotor ist durch Befestigen der Aufnahmeeinheit des Resolvers am Stator, Maschinengehäuse oder dergleichen sicherstellbar. Somit ist eine axiale Lageveränderung des Rotors mit einfachen Mitteln kompensierbar.
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Besonders bevorzugt ist der Formschlussabschnitt koaxial zur Rotationsachse angeordnet. Vorzugsweise ist der Formschlussabschnitt zur Herstellung der formschlüssigen drehfesten Kopplung mehrkantig, wie beispielsweise dreikantig, vierkantig oder vielkantig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Montage des Resolvers am Rotor verbessert ist.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Auswerteeinheit einen Halteabschnitt zum Montieren der Auswerteeinheit an einem Motorgehäuse oder Stator des Elektromotors aufweist. Der Halteabschnitt weist vorzugsweise eine Haltemitteldurchführung zum Durchführen eines Haltemittels, wie beispielsweise eine Schraube, einen Bolzen oder dergleichen, auf. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Halteabschnitt ein Außengewinde aufweist, welches an einem Resolvergehäuse des Resolvers sowie zum Einschrauben des Resolvers in ein Innengewinde des Maschinengehäuses ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine relative axiale Position des Resolvers zur Elektromaschine durch Drehen des Resolvers um die Rotationsachse und damit verbundenem Einschrauben in das Maschinengehäuse bzw. Ausschrauben aus dem Maschinengehäuse leicht einstellbar. Der Halteabschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Auswerteeinheit über den Halteabschnitt Lagestabil am Elektromotor befestigbar ist. Lagestabil bedeutet, dass sämtliche Freiheitsgrade genommen sind. Weiter bevorzugt weist die Haltevorrichtung mindestens ein Zentriermittel zum Ausrichten des Resolvers zum Elektromotor beim Heranbewegen des Resolvers in eine Montageposition auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Montage des Resolvers am Elektromotor verbessert ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Elektromaschinensystem gelöst. Das Elektromaschinensystem weist einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator auf. Vorzugsweise ist ein Aktivteil des Rotors vom Stator vollumfänglich oder zumindest teilumfänglich umgeben. Erfindungsgemäß weist das Elektromaschinensystem einen erfindungsgemäßen Resolver auf, wobei die Gebereinheit drehfest sowie axial bewegbar am Rotor angeordnet ist. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise an einem nicht beweglichen Teil des Elektromotors, wie beispielsweise am Stator oder Motorgehäuse, gehalten, vorzugsweise mittels des Halteabschnitts der Auswerteeinheit. Durch die drehfeste Anordnung der Gebereinheit am Rotor ist ein gemeinsames Rotieren von Rotor und Gebereinheit gewährleistet. Durch die axial bewegbare Anordnung der Gebereinheit am Rotor ist gewährleistet, dass eine Veränderung einer axialen Position des Rotors zum Stator oder Maschinengehäuse innerhalb vorgegebener Toleranzen keinen Einfluss auf die axiale Position der Gebereinheit zur Auswerteinheit hat, wobei die drehfeste Anordnung der Gebereinheit am Rotor weiterhin gewährleistet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Elektromaschinensystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Resolver gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Elektromaschinensystem gegenüber herkömmlichen Elektromaschinensystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Ermittlung der Winkellage des Rotors dauerhaft gewährleistet ist. Fertigungstoleranzen oder axiale Verschiebungen des Rotors aufgrund von Wärmeausdehnung oder sonstiger mechanischer Beanspruchung sind mittels des erfindungsgemäßen Resolvers leicht kompensierbar. Überdies weist das erfindungsgemäße Elektromaschinensystem eine erheblich verbesserte Montierbarkeit des Resolvers auf, da bei der Montage die Gebereinheit beispielsweise lediglich mit dem Rotor in Eingriff gebracht und die Auswerteeinheit am Stator oder Motorgehäuse befestigbar ist. Ein Aufwendiges Fixieren der Gebereinheit am Rotor sowie ein anschließendes Zusammenführen sowie Ausrichten von Gebereinheit und Auswerteeinheit ist bei einem erfindungsgemäßen Elektromaschinensystem nicht erforderlich.
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Ein erfindungsgemäßer Resolver sowie ein erfindungsgemäßes Elektromaschinensystem werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines Elektromaschinensystems gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung, und
- 2 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines Elektromaschinensystems gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Elektromaschinensystems 16 gemäß der bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das Elektromaschinensystem 16 weist einen Elektromotor 3 mit einem Motorgehäuse 15 auf, an dem ein Stator 6 gehalten ist. Der Stator 6 umgibt einen über eine Hauptlagervorrichtung 19 am Motorgehäuse 15 um eine Rotationsachse R rotierbar gelagerten als Hohlwelle ausgebildeten Rotor 2. An einer Stirnseite des Rotors 2 ist eine Gebereinheit 4 eines erfindungsgemäßen Resolvers 1 drehfest angeordnet. Hierfür ist die Gebereinheit 4 derart in den Rotor 2 eingeführt, dass ein in radialer Richtung nach außen weisender sowie umlaufender Formschlussabschnitt 13 der Gebereinheit 4 mit einem in radialer Richtung nach innen weisenden sowie umlaufenden Gegenformschlussabschnitt 17 des Rotors 2 eingreift. Auf diese Weise ist eine axiale Relativbewegung von Rotor 2 und Gebereinheit 4 freigegeben.
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Die Gebereinheit 4 weist eine zentrale Durchführung 8 auf, in welche eine Aufnahmeachse 7 einer Auswerteeinheit 5 des Resolvers 1 derart eingeführt ist, dass ein Absatz 9 der Aufnahmeachse 7 eine axiale Relativbewegung der Gebereinheit 4 zur Auswerteeinheit 5 in eine erste Richtung formschlüssig begrenzt. Ferner ist in einer umlaufenden Nut der Aufnahmeachse 7 ein Sicherungsring eingeführt, der eine axiale Relativbewegung der Gebereinheit 4 zur Auswerteeinheit 5 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung formschlüssig begrenzt. Somit ist ein definierter axialer Abstand A zwischen der Gebereinheit 4 und der Auswerteeinheit 5 festgelegt.
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Zwischen der Aufnahmeachse 7 und der Gebereinheit 4 ist eine als Gleitbuchse ausgebildete Lagervorrichtung 11 angeordnet. Die Auswerteeinheit 5 weist einen als Außengewinde ausgebildeten Halteabschnitt 14 auf, der mit einem im Motorgehäuse 15 ausgebildeten, als Innengewinde ausgebildeten Gegenhalteabschnitt 18 derart in Eingriff steht, dass die Auswerteeinheit 5 am Motorgehäuse 15 lagestabil befestigt ist. Durch relatives Verdrehen von Auswerteeinheit 5 zum Motorgehäuse 15 ist eine axiale Relativbewegung der Auswerteeinheit 5 zum Motorgehäuse 15 und somit zum Rotor 2 bewirkbar.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Elektromaschinensystems 16 gemäß der bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Schnittdarstellung. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, wobei die Lagervorrichtung 11 nunmehr als Wälzlager ausgebildet ist. Ein Lagerinnenring der Lagervorrichtung 11 ist zwischen zwei Sicherungsringen 10 an der Aufnahmeachse 7 in axialer Richtung gesichert. Ein Lageraußenring der Lagervorrichtung 11 ist zwischen einem Absatz 9 der Gebereinheit 4 und einem an der Gebereinheit 4 gehaltenen Sicherungsring 10 in axialer Richtung gesichert. Überdies weist der Resolver 1 eine Stromabführungsvorrichtung 12 auf, welcher in der Auswerteeinheit 5 angeordnet ist und den Lagerinnenring der Lagervorrichtung 11 mit dem Motorgehäuse 15 elektrisch koppelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Resolver
- 2
- Rotor
- 3
- Elektromotor
- 4
- Gebereinheit
- 5
- Auswerteeinheit
- 6
- Stator
- 7
- Aufnahmeachse
- 8
- zentrale Durchführung
- 9
- Absatz
- 10
- Sicherungsring
- 11
- Lagervorrichtung
- 12
- Stromabführungsvorrichtung
- 13
- Formschlussabschnitt
- 14
- Halteabschnitt
- 15
- Motorgehäuse
- 16
- Elektromaschinensystem
- 17
- Gegenformschlussabschnitt
- 18
- Gegenhalteabschnitt
- 19
- Hauptlagerungsvorrichtung
- A
- axialer Abstand
- R
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204784 A1 [0003]
- CN 101699720 A [0003]
- DE 202015103013 U1 [0003]
- DE 102017207239 A1 [0004]
- US 2014/0230593 A1 [0004]
- US 5981940 A [0004]
