DE10302162B4

DE10302162B4 - Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers

Info

Publication number: DE10302162B4
Application number: DE10302162A
Authority: DE
Inventors: Satoru Akutsu; Tetsunao Takaki; Hideki Megata; Toshinori Tanaka; Takeshi Sugiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: DE10302162A1; US7356910B2; KR100529013B1; CN1434555A; FR2835051A1; JP2003214904A; KR20030064294A; CN1295841C; US20050168216A1; FR2835051B1; US20030137295A1; JP3588455B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers, umfassend: einen Sensorkern (21), in dem mehrere Zähne (21b) auf einem inneren Umfangsbereich eines ringförmigen Jochs (21a) ausgebildet sind; eine Sensorspule, die sich aus einer Erregerwicklung (31) und einer Ausgangswicklung (32, 33) zusammensetzt, die jeweils durch Installieren eines Leiterdrahts (30) auf den Zähnen (21b) gebildet sind; einen Isolator (23, 26), der an dem Sensorkern (21) angebracht ist, so dass er den Sensorkern und die Sensorspule elektrisch isoliert; einen Verbinder (13, 25), der integral mit dem Isolator (23) ausgebildet ist, so dass er auf einer äußeren Umfangsseite des Jochs (21a) positioniert ist; und einen Sensorrotor (11), der drehbar im Inneren des Jochs (21a) angeordnet ist, wobei erste und zweite Leiterdrahtabschnitte entsprechend einem Wicklungsanfangsende und einem Wicklungsschlussende jedes Leiterdrahts (30), die auf die Zähne gewickelt sind, jeweils mit einem Anschlussstift (27) des Verbinders, der von einer oberen Fläche des Isolators vorsteht, verbunden sind, so dass sie eine vorbestimmte Menge an Durchhang aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anbringen des Isolators (23, 26) an dem Sensorkern (21); Anordnen mehrerer Wicklungslockerungsstifte (17) in vorbestimmten Positionen zwischen den Zähnen (21b) und den Anschlussstiften (27), so dass sie von der oberen Fläche des Isolators (23) nach außen vorragen; Wickeln der Leiterdrähte, so dass der erste Leiterdrahtabschnitt jedes Leiterdrahtes (30) zwischen den Zähnen (21b) und dem zugehörigen Anschlussstift (27) durch Verhaken des ersten Leiterdrahtabschnitts auf einem ersten Wicklungslockerungsstift (17) unter Spannung angeordnet ist und so dass der zweite Leiterdrahtabschnitt jedes Leiterdrahtes (30) zwischen den Zähnen (21b) und dem zugehörigen Anschlussstift (27) durch Verhaken des zweiten Leiterdrahtabschnitts auf einem zweiten Wicklungslockerungsstift (17) unter Spannung angeordnet ist; und Entfernen der Wicklungslockerungsstifte (17), so dass die ersten und zweiten Leiterdrahtabschnitte die vorbestimmte Menge an Durchhang aufweisen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotationswinkelerfasser zum Erfassen einer Rotationsposition eines Rotors in einer dynamo-elektrischen Maschine, wie einem Wechselstromgenerator, einem elektrischen Motor, einem Generatormotor usw..
2. Beschreibung des Stands der Technik
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Sensorstator eines herkömmlichen Rotationswinkelerfassers zeigt, wie desjenigen, der beispielsweise im japanischen offengelegten Patent JP 2001 136703 A beschrieben ist.
Gemäß 14 wird ein Sensorkern 2 erzeugt, indem beispielsweise ein magnetisches Stahlblech laminiert wird, wobei vorspringende Bereiche 2a und Schlitze 2b wechselweise auf einem inneren Umfangsbereich eines ringförmigen Jochs gebildet sind. Ein Isolator 3 ist in ringförmiger Gestalt erzeugt, wobei ein elektrisch isolierendes Harz verwendet wird, der vorspringende Bereiche 3a entsprechend jedem der vorspringenden Bereiche 2a und Schlitzbereiche 3b entsprechend jedem der Schlitz 2b aufweist, wobei er so angebracht ist, dass der Sensorkern 2 von gegenüberliegenden Seiten gehalten wird. Somit sind jeder der vorspringenden Bereiche 2a und jeder der Schlitze 2b durch die vorspringenden Bereiche 3a und die Schlitzbereiche 3b umgeben, so dass sie in einem elektrisch isolierten Zustand gehalten werden. Überkreuzungs-Drahtführungsbereiche 3b sind angebracht, so dass sie auf dem Isolator 3 an einem äußeren Umfangsende jedes der Schlitzbereiche 3b stehen. Zusätzlich ist ein Verbinder 4 integral auf einem äußeren Umfangsbereich des Isolators 3 gebildet. Mehrere Anschlussstifte 5 sind in diesem Verbinder 4 angebracht, wobei Leitungsdrähte 6 mit jedem der Anschlussstifte 5 verbunden sind.
Auch wenn es nicht gezeigt ist, ist ein Sensorstator 1 gebildet, indem eine Wicklung auf einen Anschlussstift 5 gewickelt wird, der einem Wicklungsstart entspricht, dann die Wicklung auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt wird, die die vorspringenden Bereiche 2a umgeben, so dass sie durch die Überkreuzungsdrahtführungsbereiche geführt wird, die Wicklung auf einen Anschlussstift 5 gewickelt wird, entsprechend einem Wicklungsende, und dann der erste und zweite Endbereich (der Wicklungsstart und das Wicklungsende) der Wicklung auf die Anschlussstifte 5 verlötet werden.
Wenn ein herkömmlicher Rotationswinkelerfasser, der auf diese Weise konstruiert ist, auf eine Maschine in Praxis montiert wird, variiert die Temperatur in der Umgebung um den Rotationswinkelerfasser. Als Folge treten Dimensionsänderungen aufgrund von Expansion und Kontraktion des Isolators 3 und des Verbinders 4 auf, die aus Harz gegossene Teile sind. Somit besteht bei diesem Sensorstator 1, da der erste und zweite Endbereich der Wicklung zwischen den Überkreuzungsleitungsführungsbereichen 3c und den Anschlussstiften 5 in einem Spannungszustand angebracht sind, die Gefahr, dass eine Zugspannung, die von den Dimensionsänderungen des Isolators 3 und des Verbinders 4 herrührt, auf den ersten und zweiten Endbereich der Wicklung wirkt und Anlass zu Leitungsbrüchen gibt.
Ferner ist bei diesem Sensorstator 1 der Abstand zwischen dem gewickelten Bereich der Wicklung, die auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt ist, und den Anschlussstiften 5 groß, da der Verbinder 4 auf einem äußeren Umfangsbereich des Isolators 3 angebracht ist. Somit war die Gefahr, dass der erste oder zweite Endbereich der Wicklung aufgrund der Zugspannung bricht, die aus den oben beschrieben Temperaturänderungen folgt.
Um Probleme dieser Art zu lösen, wurden Verbesserungen vorgeschlagen, die versuchen, das Auftreten von Leitungsbrüchen zu unterdrücken, indem der Abstand zwischen dem gewickelten Bereich der Wicklung und den Anschlussstiften verringert wird, um die Zugspannung zu verringern, die aus den Dimensionsänderungen in den aus Harz gegossenen Teilen folgt, die mit Temperaturänderungen einhergehen.
Bei einem Sensorstator 1A eines ersten herkömmlichen Rotationswinkelerfassers, der als eine Verbesserung vorgeschlagen wurde, sind ein Isolator 3A und ein Verbinder 4A unter Verwendung von elektrisch isolierendem Harz getrennt, mehrere Relaisanschlüsse 7 sind so angebracht, dass sie in der Nähe eines äußeren Umfangs der vorspringenden Bereiche 3a des Isolators 3A stehen, mehrere Anschlussstifte 5 sind auf dem Verbinder 4A angeordnet und der Verbinder 4A ist mit dem Isolator 3A durch eine Relaisschaltkreistafel 8 verbunden, so dass er auf einer äußeren Umfangsseite dieses Isolators 3A wie es in 15 gezeigt ist, angeordnet ist. Die entsprechenden Ralaisanschlüsse 7 und die Anschlussstifte 5 sind elektrisch durch ein Leitermuster 8a auf der Relaisschaltkreistafel 8 verbunden. Ferner ist eine Wicklung 9 auf einen Relaisanschluss 7 entsprechend einem Wicklungsstart gewickelt, dann auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt, die die vorspringenden Bereiche 2a umgeben, auf einen Relaisanschluss 7 entsprechend einem Wicklungsende gewickelt und dann sind die ersten und zweiten Endbereiche der Wicklung 9 auf die entsprechenden Relaisanschlüsse 7 verlötet.
Bei einem Sensorstator 1B eines zweiten herkömmlichen Rotationswinkelerfassers, der als Verbesserung vorgeschlagen wurde, ist ein Verbinder 4B integral mit dem Isolator 3B gebildet, wobei ein elektrisch isolierendes Harz verwendet wird, so dass er auf einer äußeren Umfangsseite des Isolators 3B positioniert ist, und mehrere Anschlussstifte 5A sind in den Isolator 3B und den Verbinder 4B, wie es in 16 gezeigt ist, einsatzgegossen. Ein erstes Ende jedes der Anschlussstifte 5A ist so angebracht, dass es in der Nähe eines äußeren Umfangs der vorspringenden Bereiche 3a steht, und ein zweites Ende ist in einer Gestalt, die nach innen in den Verbinder 4B vorsteht, geformt. Ferner ist eine Wicklung 9 auf einen Anschlussstift 5A entsprechend einem Wicklungsstart gewickelt, dann auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt, die die vorspringenden Bereiche 2a umgeben, auf einen Anschlussstift 5A entsprechend einem Wicklungsende gewickelt, und dann sind der erste und zweite Endbereich der Wicklung 9 auf die entsprechenden Anschlussstifte 5A verlötet.
Bei den Sensorstator-Anordnungen 1A und 1B für einen herkömmlichen Rotationswinkelerfasser, die als Verbesserungen vorgeschlagen wurden, die derart konstruiert sind, ist der Abstand zwischen dem gewickelten Bereich der Wicklung 9, die auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt ist, und den ersten Enden der Relaisanschlüsse 7 oder den Anschlussstiften 5 verkürzt, da die ersten Enden der Relaisanschlüsse 7 oder der Anschlussstifte 5A in der Nähe des äußeren Umfangs der vorspringenden Bereiche 3a angebracht sind. Somit ist eine Zugspannung, die von Temperaturänderungen herrührt, die auf den ersten und zweiten Endbereich der Wicklung 9 wirken, verringert, wodurch das Auftreten von Leitungsbrüchen in dem ersten und zweiten Endbereich der Wicklung 9 unterdrückt wird.
Bei dem ersten Sensorstator 1A werden jedoch Relaisanschlüsse 7 und eine Relaisschaltkreistafel 8 benötigt, was die Anzahl der Komponenten erhöht und die Konstruktion des Sensorstators kompliziert macht, und ein Problem war, dass der erste Sensorstator 1A im Hinblick auf die Kosten teuer ist.
Bei dem zweiten Sensorstator 1B tritt ein Problem auf, dass der zweite Sensorstator 1B ebenfalls im Hinblick auf die Kosten teuer ist, da die Anschlussstifte 5A eine komplizierte Gestalt haben und in den Isolator 3B (und den Verbinder 4B) einsatzgegossen sind.
Zusätzlich ist bei dem ersten und zweiten Sensorstator 1A und 1B der Abstand zwischen dem gewickelten Bereich der Wicklung 9, die in die vorspringenden Bereiche 3A gewickelt ist, und den ersten Enden der Relaisanschlüsse 7 oder den Anschlussstiften 5 verkürzt. Da jedoch der erste und zweite Endbereich der Wicklung 9 in einem Spannungszustand zwischen dem gewickelten Bereich der Wicklung 9, die auf die vorspringenden Bereiche 3a gewickelt ist, und den Relaisanschlüssen 7 oder den Anschlussstiften 5 angebracht ist, wirkt eine von Temperaturänderungen herrührende Zugspannung auf den ersten und zweiten Endbereich der Wicklung 9, ohne dass sie entspannt wird. Somit ermöglichen diese Konstruktionen nicht, dass die Gefahr des Auftretens von Leitungsbrüchen vollständig vermieden wird.
Ferner offenbart die EP 0 917 273 A2 einen Rotationswinkelerfasser, bei dem die Leiterdrähte einen gewissen Durchhang aufweisen, um Zugspannungen auf die Drahtenden zu reduzieren oder zu vermeiden.
Des Weiteren offenbart die US 5,760,505 A eine elektrische rotierende Maschine, bei der mehrere Stifte vorgesehen werden, die beim Wickeln der Leiterdrähte dazu dienen eine Schlaufe zu bilden. Die Stifte ragen von einer Innenfläche vor und werden nach dem Wickeln und Verbinden der Leiterdrähte entfernt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung trachtet danach, die obenstehenden Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für einen Rotationswinkelerfasser vorzusehen, der es ermöglicht, dass das Auftreten von Leitungsbrüchen in einer Wicklung in einem Sensorstator zuverlässig unterdrückt wird, indem eine vorbestimmte Menge von Durchhangstellen im ersten und zweiten Endbereich der Wicklung vorgesehen wird, die zwischen einem gewickelten Bereich der Wicklung und Anschlussstiften positioniert ist, um die Zugspannungen zu mindern, die von Temperaturänderungen herrühren, und bei dem der Durchhang für verschiedene Leiterdrähte unabhängig angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte und bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Angesichts der oben erwähnten Aufgabe umfasst der durch das erfindungsgemäße Verfahren herzustellende Rotationswinkelerfasser einen Sensorkern, in dem mehrere Zähne auf einem inneren Umfangsbereich eines ringförmigen Jochs gebildet sind, eine Sensorspule, die sich aus einer Anregungswicklung bzw. Erregerwicklung oder Feldwicklung und einer Ausgabewicklung zusammensetzt, die jeweils konstruiert sind, indem ein Leiterdraht auf den Zähnen angeordnet wird, einen Isolator, der an dem Sensorkern so montiert ist, dass er den Sensorkern und die Sensorspule elektrisch isoliert, einen Verbinder, der integral mit dem Isolator gebildet ist, so dass er auf einer äußeren Umfangsseite des Jochs positioniert ist; und einen Sensorrotor, der drehbar im Inneren des Jochs angeordnet ist. Drahtendbereiche der Leiterdrähte, die die Anregungswicklung und die Ausgabewicklung bilden, sind jeweils mit einem Anschlussstift des Verbinders auf einer ersten Oberflächenseite des Isolators verbunden, so dass sie eine vorbestimmte Menge an Durchhang bzw. Schlaffstellen aufweisen.
Dadurch wird eine Zugspannung, die auf die Drahtendbereiche der Leiterdrähte als Folge von Temperaturänderungen in der Arbeitsumgebung wirkt, durch die Durchhangstelle in den Drahtendbereichen absorbiert, wodurch verhindert wird, dass Drahtbrüche aufgrund von Änderungen in der Temperatur in der Arbeitsumgebung auftreten, selbst wenn die Drahtendbereiche direkt mit den Anschlussstiften verbunden sind. Somit wird ein kostengünstiger Rotationswinkelerfasser vorgesehen, der es ermöglicht, dass die Notwendigkeit für Anschlussteile, wie eine Relaisschaltkreistafel usw. entfällt und durch den das Auftreten von Drahtbrüchen in den Wicklungen zuverlässig unterdrückt werden kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
1A ist eine Vorderansicht, die eine Konstruktion eines Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 zeigt, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;
1B ist eine Seitenansicht, die die Konstruktion des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
1C ist eine Rückansicht, die die Konstruktion des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
2A ist eine Vorderansicht, die einen zusammengebauten Zustand eines Isolators eines Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
2B ist eine Seitenansicht, die den zusammengebauten Zustand des Isolators des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
2C ist eine Rückansicht, die den zusammengebauten Zustand des Isolators des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
3A ist eine Vorderansicht, die einen Zustand des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt, in dem er in einem Wicklungsspannfutter montiert ist;
3B ist eine Seitenansicht, die den Zustand des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt, in dem er in einem Wicklungsspannfutter montiert ist;
4 ist eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie IV-IV aus 3A, betrachtet aus der Richtung der Pfeile;
5A ist eine Vorderansicht, die ein Wicklungsspannfutter erklärt, das bei einem Verfahren zum Herstellen des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird;
5B ist eine Seitenansicht, die das Wicklungsspannfutter erklärt, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird;
6 ist eine Vorderansicht, die einen installierten Zustand einer Anregungswindung des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
7 ist eine Rückansicht, die den installierten Zustand der Anregungswindung des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
8 ist eine Vorderansicht, die einen installierten Zustand einer ersten Ausgangswindung des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
9 ist eine Vorderansicht, die einen installierten Zustand einer zweiten Ausgangswindung des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
10A ist eine Vorderansicht, die einen installierten Zustand der Windungen des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
10B ist eine Seitenansicht, die den installierten Zustand der Wicklungen des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
10C ist eine Hinteransicht, die den installierten Zustand der Wicklungen des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
11A ist eine Vorderansicht, die einen Zustand erklärt, in dem Silikongummi in dem Sensorstator des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 angewendet ist;
11B ist eine Seitenansicht, die den Zustand erklärt, in dem Silikongummi in dem Sensorstator des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 angewendet ist;
12A ist eine Vorderansicht, die einen Zustand des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 in einem Motor montiert erklärt;
12B ist eine Querschnittsansicht, die den Zustand des Sensorstators des Rotationswinkelerfassers gemäß Ausführungsform 1 in dem Motor montiert erklärt;
13 ist ein Diagramm, das die Durchhangstellen in Leiterdrahtbereichen der Leiterdrähte in dem Rotationswinkelerfasser gemäß Ausführungsform 1 erklärt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Sensorstator eines herkömmlichen Rotationswinkelerfassers zeigt;
15 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen ersten Sensorstator, der als Verbesserung für den herkömmlichen Rotationswinkelerfasser vorgeschlagen ist, erklärt; und
16 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen zweiten Sensorstator darstellt, der als Verbesserung für den herkömmlichen Rotationswinkelerfasser vorgeschlagen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
In den Figuren ist ein Rotationswinkelerfasser 10 mit einem Sensorrotor 11, einem Sensorstator 12, einem Eingangs/Ausgangsverbinder 13, einer oberen Schutzabdeckung 14 und einer unteren Schutzabdeckung 15 versehen.
Der Sensorrotor 11 ist durch Lamimieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von Schichten eines magnetischen Materials, wie beispielsweise einer Silikonstahlschicht, gebildet, die durch Stanzen in eine vorbestimmte Gestalt geformt ist. Eine Passöffnung 11A ist in der Mitte dieses Sensorrotors 11 angebracht. Die Außengestalt des Sensorrotors 11 ist gekrümmt gestaltet, so dass sich eine Spaltpermeanz zwischen dem Sensorrotor 11 und einem Sensorkern 21, der unten beschrieben wird, sinusförmig mit dem Winkel ändert.
Der Sensorstator 12 umfasst einen Sensorkern 21, eine Sensorspule 22, einen oberen Isolator 23, einen unteren Isolator 26, usw..
Der Sensorkern 21 ist durch Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von Schichten eines magnetischen Materials gebildet, wie einer Silikonstahlschicht, die beispielsweise durch Stanzen in eine vorbestimmte Gestalt geformt ist. Bei diesem Sensorkern 21 sind acht Zähne 21b (erster Zahn bis achter Zahn), die radial nach innen vorspringen, auf einem inneren Umfangsbereich eines ringförmigen Jochs 21a mit einem gleichmäßigen Winkelabstand in Umfangsrichtung gebildet, und ein Paar von Flanschbereichen 21c zur Montage ist so angebracht, dass sie sich radial nach außen von den äußeren Umfangsbereichen erstrecken. Ferner sind längliche Montageöffnungen 21d durch jeden der Flanschbereiche 21c angebracht.
Der obere Isolator 23 ist integral mit einem ringförmigen Bereich 24 geformt, der eine ringförmige Gestalt zum Bedecken des Sensorkerns 21 hat, und mit einem Verbinderbereich 25, der ein elektrisch isolierendes Harz, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat (PBT) Harz verwendet, gebildet, so dass der Verbinderbereich 25 auf einer äußeren Umfangsseite des ringförmigen Bereichs 24 angebracht ist. Elektrisch isolierende Segmente 24a mit einem klammerförmigen Querschnitt zum Bedecken der oberen Flächen und der ersten und zweiten Seitenfläche der Zähne 21b sind auf einer inneren Umfangsseite dieses ringförmigen Bereichs 24 geformt, so dass sie jedem der Zähne 21b des Sensorkerns 21 entsprechen. Ferner sind sechs Anschlussstifte 27 (erster Anschlussstift bis sechster Anschlussstift), die durch Pressen eines Kupferlegierungsdrahtmaterials geformt sind, durch Presspassung an dem oberen Isolator 23 so montiert, dass ein erstes Ende jeweils von einer oberen Fläche mit einer vorbestimmten Länge vorsteht und ein zweites Ende jeweils nach innen in den Verbinderbereich 25 mit einer vorbestimmten Länge vorsteht. Ferner stehen die zweiten Enden der Anschlussstifte 27 in das Innere des Verbinderbereichs 25 vor, so dass sie den Verbinder 13 bilden. Zusätzlich sind sechs (erster bis sechster) Wicklungshakenstifte 28 integral auf einer äußeren Umfangsseite des ringförmigen Bereichs 24 geformt, am nächsten dort, wo der Verbinderbereich 25 installiert ist, so dass sie von der oberen Fläche mit einer vorbestimmten Länge vorstehen. Ferner sind sechs wicklungslockernde Stifteinführungsöffnungen 29 (erste bis sechste Öffnung) durch den oberen Isolator 23 angebracht, so dass sie jeweils zwischen einem Anschlussstift 27 und dem Wicklungshakenstift 28 entsprechend diesem Anschlussstift 27 positioniert sind.
Der untere Isolator 26 ist ringförmig gestaltet, wobei ein elektrisch isolierendes Harz, wie beispielsweise ein PBT Harz, verwendet wird, und elektrisch isolierende Segmente 26a mit einem klammerförmigen Querschnitt zum Bedecken der unteren Flächen und der ersten und zweiten Seitenfläche der Zähne 21b auf einer inneren Umfangsseite davon gebildet sind, so dass sie jedem der Zähne 21b des Sensorkerns 21 entsprechen, und wobei erste bis achte Überkreuzungsdraht-Führungsbereiche 26b angebracht sind, so dass sie zwischen den elektrisch isolierenden Segmenten 26a stehen. Der obere Isolator 23 und der untere Isolator 26 sind so angebracht, dass sie den Sensorkern 21 von oben und unten halten. Somit ist jeder der Zähne 21b durch die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a umgeben und elektrisch von der Sensorspule 22 isoliert.
Die Sensorspule 22 wird durch eine Anregungswicklung 31, die durch Wickeln eines ersten Leiterdrahts 30, der aus einem mit einem elektrischen Isolator beschichteten Kupferdraht gebildet ist, auf alle Zähne 21b gebildet wird und eine erste und zweite Ausgangswindung 32 und 33 gebildet, die durch Wickeln von zweiten und dritten Leiterdrähten 30 jeweils auf wechselweise Zähne 21b gebildet werden. Die Wicklungsbeginne und die Wicklungsenden der Anregungswicklung 31 und der ersten und zweiten Ausgangswicklung 32 und 33 sind jeweils auf den Wicklungshakenstiften 28 verhakt und dann mit einem der Anschlussstifte 27 verbunden, so dass sie eine vorbestimmte Menge von Schlaffbereichen (losen) aufweisen. Ferner sind die Leiterdrähte auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a, die die Zähne 21b umgeben, mit einer bestimmten Anzahl von Wicklungen gewickelt.
Dann wird ein Silikongummi 34, der als Schutzschicht für den Leiterdraht wirkt, so angebracht, dass er Wicklungsstartenden und Wicklungsendenden (Leiterbereiche) der Anregungswicklung 31 und der ersten und zweiten Ausgangswicklung 32 und 33 einbettet.
Die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 sind unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Harzes, wie eines PBT Harzes beispielsweise, in Gestalten geformt, die den oberen Isolator 23 und den unteren Isolator 26 einhüllen, so dass Spitzenbereiche der Zähne 21b des Sensorkerns 21 freigelegt bleiben. Die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 sind auf den Sensorkern 21 von oben bzw. von unten gelegt. Hier sind obere und untere Flächen des Sensorkerns 21 durch die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 bedeckt und die Zähne 21b sind durch elektrisch isolierende Segmente 24a und 26a außer den Spitzenbereichen bedeckt.
Ferner sind, wie es in 5A und 5B gezeigt ist, Aussparungsbereiche 16a zum Aufnehmen der Flanschbereiche 21c des Sensorkerns 21, eine erste Eindringöffnung 16b zum Aufnehmend es Verbinderbereichs 25 und eine zweite Eindringöffnung 16c zum Aufnehmen des unteren Isolators 26 in einem Wicklungsspannfutter 16 gebildet, das beim Wickeln der Sensorspule 22 verwendet wird, und zusätzlich sind sechs Wicklungslockerungsstifte 17 (erster bis sechster Stift) so angebracht, dass sie in vorbestimmten Positionen stehen.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Zusammenfügen des Rotationswinkelerfassers 10, der so konstruiert ist, beschrieben.
Zunächst werden der obere Isolator 23 und der untere Isolator 26 so angebracht, dass sie den Sensorkern 21 von oben und unten halten. Somit ist, wie es in 2A, 2B und 2C gezeigt ist, jeder der Zähne 21b durch die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a umfasst.
Als nächstes, wie es in 3A, 3B und 4 dargestellt ist, wird der Sensorkern 21, auf dem der obere Isolator 23 und der untere Isolator 26 angebracht ist, in das Wicklungsspannfutter 16 eingesetzt. Hier wird der Sensorkern 21 relativ zu dem Wicklungsspannfutter 16 positioniert, indem die Flanschbereiche 21c im Inneren der ausgesparten Bereiche 16a aufgenommen werden. Der Verbinderbereich 25 wird im Inneren der ersten Eindringöffnung 16b aufgenommen und der untere Isolator 26 wird im Inneren der zweiten Eindringöffnung 16c aufgenommen. Zusätzlich werden der erste bis sechste Wicklungslockerungsstift 17 durch jeweils die Einführungsöffnung 29 für den ersten bis sechsten Wicklungslockerungsstift geführt und stehen von der oberen Fläche des oberen Isolators 23 vor.
Dann wird, wie es in 6 dargestellt ist, der Wicklungsanfang des ersten Leiterdrahts 30 auf den zweiten Anschlussstift 27 (R₁) gewickelt, der erste Leiterdraht 30 dann auf den zweiten Wicklungslockerungsstift 17 verhakt, dann auch auf dem zweiten Wicklungshakenstift 28 verhakt und dann in einer linksgängigen Wicklung mit einer vorbestimmten Anzahl von Wicklungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt, die den ersten Zahn 21b umgeben. Dann wird, wie es in 7 dargestellt ist, ein Überkreuzungsdrahtbereich 30a des ersten Leiterdrahts 30 auf den ersten Überkreuzungsdraht-Führungsbereich 26b auf dem untern Isolator 26 verhakt und dann wird der erste Leiterdraht 30 in einer rechtsgängigen Wicklung für eine vorbestimmte Anzahl von Wicklungen auf den elektrisch isolierenden Segmenten 24a und 26a, die den zweiten Zahn 21b umgeben, gewickelt. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, so dass der erste Leiterdraht 30 wechselweise in linksgängiger und rechtsgängiger Wicklung auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt wird, die jeden der Zähne 21b umgeben. Nachdem der erste Leiterdraht 30 auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a, die den letzten (achten) Zahn 21b umgeben, gewickelt ist, wird anschließend der erste Leiterdraht 30 auf den vierten Wicklungshakenstift 28 verhakt, dann auf den vierten Wicklungslockerungsstift 17 verhakt und dann auf den vierten Anschlussstift 27 (R₂) gewickelt. Das erste und zweite Ende des ersten Leiterdrahts 30 (der Wicklungsstart und das Wicklungsende) werden mit dem ersten bzw. zweiten Anschlussstift 27 (R₁ und R₂) verlötet, um die Anregungswicklung 31 zu erhalten. Hier ist das Wicklungsanfangsende (ein Drahtendbereich) des ersten Leiterdrahts 30 unter Spannung zwischen dem zweiten Anschlussstift 27 (R₁) und dem ersten Zahn 21b angebracht und das Wicklungsschlussende (ein Drahtendbereich) des ersten Leiterdrahts 30 ist unter Spannung zwischen dem vierten Anschlussstift 27 (R₂) und dem achten Zahn 21b angebracht.
Ferner bezeichnet ein L in 6 eine linksgängige Wicklung und ein R eine rechtsgängige Wicklung.
Als nächstes wird, wie es in 8 dargestellt ist, der Wicklungsanfang des zweiten Leiterdrahts 30 auf den dritten Anschlussstift 27 (S₁) gewickelt, der zweite Leiterdraht 30 dann auf dem dritten Wicklungslockerungsstift 17 verhakt, auch auf dem dritten Wicklungshakenstift 28 verhakt und dann in einer rechtsgängigen Wicklung mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a, die den achten Zahn 21b umgeben, gewickelt. Dann wird ein Überkreuzungsdrahtbereich 30a des zweiten Leiterdrahts 30 auf den achten und ersten Überkreuzungsdraht-Führungsbereich 26b auf dem unteren Isolator 26 verhakt, und dann wird der zweite Leiterdraht 30 in einer linksgängigen Wicklung mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt, die den nächsten Zahn 21b plus eins (den zweiten Zahn 21b) umgeben. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, so dass der zweite Leiterdraht 30 wechselweise in rechtsgängigen und linksgängigen Wicklungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt wird, die jeden zweiten Zahn 21b umgeben (den achten, den zweiten, den vierten und den sechsten Zahn 21b). Nach dem Wickeln des zweiten Leiterdrahts 30 auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a, die den letzten Zahn 21b (sechsten Zahn) umgeben, wird der zweite Leiterdraht 30 auf dem sechsten Wicklungshakenstift 28 verhakt, dann auf dem sechsten Wicklungslockerungsstift 17 verhakt und dann auf den sechsten Anschlussstift 27 (S₃) gewickelt. Das erste und zweiten Ende des zweiten Leiterdrahts 30 (der Wicklungsanfang und das Wicklungsende) werden mit dem dritten und sechsten Anschlussstift 27 (S₁ und S₃) verlötet, um die erste Ausgangswicklung 32 zu erhalten. Dabei ist das Wicklungsanfangsende (ein Drahtendbereich) des zweiten Leiterdrahts 30 unter Spannung zwischen dem dritten Anschlussstift 17 (S₁) und dem achten Zahn 21b und das Wicklungsschlussende (ein Drahtendbereich) des zweiten Leiterdrahts 30 unter Spannung zwischen dem sechsten Anschlussstift 27 (S₃) und dem sechsten Zahn 21b angebracht.
Ferner bezeichnet ein L in 8 eine linksgängige Wicklung und ein R eine rechtsgängige Wicklung. Außerdem ist die Anregungswicklung 31 in 8 nicht dargestellt, um die Erklärung zu vereinfachen.
Als nächstes wird, wie es in 9 gezeigt ist, der Wicklungsanfang des dritten Leiterdrahts 30 auf den ersten Anschlussstift 27 (S₄) gewickelt, der dritte Leiterdraht 30 dann auf den ersten Wicklungslockerungsstift 17 verhakt, auch auf den ersten Wicklungshakenstift 28 verhakt und dann in einer rechtsgängigen Wicklung mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt, die den ersten Zahn 21b umgeben. Dann wird ein Überkreuzungsdrahtbereich 30a des dritten Leiterdrahts 30 auf den ersten und zweiten Überkreuzungsdraht-Führungsbereich 26b auf dem unteren Isolator 26 verhakt, und dann wird der dritte Leiterdraht 30 in einer linksgängigen Wicklung mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt, die den nächsten Zahn 21b plus eins (den dritten Zahn 21b) umgeben. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, so dass der dritte Leiterdraht 30 wechselweise in rechtsgängigen und linksgängigen Wicklungen auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a gewickelt wird, die jeden zweiten Zahn 21b (den ersten, dritten, fünften und siebten Zahn 21b) umgeben. Nach dem Wickeln des dritten Leiterdrahts 30 auf die elektrisch isolierenden Segmente 24a und 26a, die den letzten (siebten) Zahn 21b umgeben, wird der dritte Leiterdraht 30 auf den fünften Wicklungshakenstift 28 verhakt, dann auf den fünften Wicklungslockerungsstift 17 verhakt und dann auf den fünften Anschlussstift 27 (S₂) gewickelt. Das erste und zweite Ende des dritten Leiterdrahts 30 (der Wicklungsanfang und das Wicklungsende) werden mit dem ersten und fünften Anschlussstift 27 (S₄ und S₂) verlötet, um die zweite Ausgangswicklung 33 zu erhalten. Dabei ist das Wicklungsanfangsende (ein Drahtendbereich) des dritten Leiterdrahts 30 unter Spannung zwischen dem ersten Anschlussstift 27 (S₄) und dem ersten Zahn 21b und das Wicklungsschlussende (ein Drahtendbereich) des dritten Leiters 30 unter Spannung zwischen dem fünften Anschlussstift 27 (S₂) und dem siebten Zahn 21b angebracht.
Außerdem bezeichnet ein L in 9 eine linksgängige Wicklung und ein R eine rechtsgängige Wicklung. Ferner wurden die Anregungswicklung 31 und die erste Ausgangswicklung 32 aus 9 ausgelassen, um die Erklärung zu vereinfachen. Die zweite Ausgangswicklung 33 ist auf andere Zähne 21b (den ersten, dritten, fünften und siebten Zahn 21b) als die erste Ausgangswicklung 32 (den achten, zweiten, vierten und sechsten Zahn 21b) gewickelt.
Als nächstes wird der Sensorkern 21 mit jeder der Wicklungen 31, 32 und 33 darauf aus dem Wicklungsspannfutter 16 entfernt, um den Sensorstator 12, der in 10A, 10B und 10C dargestellt ist, zu erhalten. Dabei werden die Wicklungslockerungsstifte 17 herausgezogen, was den Spannungszustand im ersten und zweiten Ende (dem Wicklungsanfangsende und dem Wicklungsschlussende) der Drahtendbereiche 30 löst. Mit anderen Worten sind die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 so angebracht, dass sie eine vorbestimmte Menge an Schlaffbereichen aufweisen. Da die Bereiche jedes der Leiterdrähte 30, die in Eingriff mit den Wicklungslockerungsstiften 17 sind, sich plastisch deformieren, behalten die Leiterbereiche der Leiter 30 die Gestalten bei, die sie vor dem Entfernen der Wicklungslockerungsstifte 17 haben.
Zusätzlich wird, wie es in 11A und 11B dargestellt ist, Silikongummi 34 aufgebracht, um die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 einzubetten.
Schließlich wird eine Sensorstatoreinheit erhalten, indem die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 an dem auf diese Weise zusammengefügten Sensorstator 12 von oben und unten montiert werden.
Der so konstruierte Rotationswinkelerfasser 10 wird an einem Gehäuse 41 eines Motors 40 montiert, so dass er durch Befestigungsschrauben 43 gehalten wird, die die Montageöffnungen 21d der Flanschbereiche 21c auf dem Sensorkern 21 verwenden, wie es in 12A und 12B dargestellt ist. Da die Montageöffnungen 21d als Schlitze ausgebildet sind, können Feinjustierungen an dem Montagewinkel des Rotationswinkelerfassers 10 bei der Montage vorgenommen werden. Ferner ist der Sensorrotor 22 drehbar relativ zu dem Sensorkern 21 durch Presspassung der Passöffnung 22a davon auf eine Welle 42, die von dem Gehäuse 41 vorsteht, montiert. Der Rotationswinkelerfasser 10 wird elektrische mit externen Schaltkreisen, wie einem Anregungskreis, einem Detektorkreis usw., durch den Verbinder 13 verbunden.
Wenn nun die Welle 42 des Motors 40 angetrieben wird und sich dreht, dreht sich der Sensorrotor 22 zusammen mit der Welle 42. Dadurch ändert sich die Spaltpermeanz zwischen dem Sensorkern 21 und dem Sensorrotor 22 sinusförmig mit dem Winkel. Wenn eine Anregungsspannung E_R1·R2(= E sin(ωt)) auf das erste und zweite Ende (R₁ und R₂) der Anregungswicklung 31 aufgebracht wird, wird eine erste Ausgangsspannung E_S1·S3(= K E sin(ωt) cos(X θ)) am ersten und zweiten Ende (S₁ und S₃) der ersten Ausgangswicklung 32 ausgegeben und eine zweite Ausgangsspannung E_S2·S4(= K E sin(ωt) sin(X θ)) am ersten und zweiten Ende (S₂ und S₄) der zweiten Ausgangswicklung 33 ausgegeben. Dabei ist K ein Transformationsverhältnis, θ ein Rotationswinkel, E eine Eingangsspannung, ω = 2πf, f die Anregungsfrequenz, t die Zeit (in Sekunden) und X ein Axialdoppelwinkel (in diesem Fall 2).
Diese zwei Phasen von Ausgangsspannung E_S1·S3 und E_S2·S4 werden an Außenschaltkreise ausgegeben und konvertiert, um den Rotationswinkel zu erfassen.
Gemäß Ausführungsform 1 sind die Drahtendbereiche jedes der Leiterdrähte 30, die die Sensorspule 22 bilden, so angeordnet, dass sie eine vorbestimmte Menge an Schlaffbereichen haben. Da eine Zugspannung, die auf die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 als Folge von Unterschieden der thermischen Ausdehnung zwischen den Leiterdrähten 30 und dem oberen Isolator 23 aufgrund von Temperaturänderungen der Umgebung um den Rotationswinkelerfasser 10 wirkt, durch die Schlaffstellen absorbiert wird, können somit Drahtbrüche in den Leiterdrähten 30 zuverlässig verhindert werden, selbst wenn die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 direkt mit den Anschlussstiften 27 verbunden sind. Somit wird die Zuverlässigkeit des Rotationswinkelerfassers 10 erhöht, der Arbeitstemperaturbereich kann erweitert werden und Kostenverringerungen können aufgrund der Eliminierung von Anschlusselementen, wie der Relaisschaltkreistafel 8 usw. erreicht werden.
Da die Drahtendbereiche jedes der Leiterdrähte 30 so konstruiert sind, dass sie einander nicht kreuzen, wird verhindert, selbst wenn der Wicklungsvorgang der Sensorspule 22 automatisiert wird, dass eine Wicklungsmaschine während des Anbringens des zweiten und dritten Leiterdrahts 30 sich auf den Drahtendbereichen der bereits angebrachten Leiterdrähte 30 verfängt. Somit wird eine Automatisierung des Wicklungsvorgangs der Sensorspule 22 ermöglicht und Fehlverhalten, wie Drahtbrüche in den Leiterdrähten 30 können eliminiert werden.
Da die Überkreuzungsdraht-Führungsbereiche 26b zum Führen der Überkreuzungsdrahtbereiche 30a der Leiterdrähte 30, die zwischen den Zähnen 21b gespannt werden, auf dem unteren Isolator 26 gebildet sind, kann eine Wechselwirkung zwischen den Drahtendbereichen der Leiterdrähte 30 und der Wicklungsdüse oder eines Überkreuzungsmechanismusbereichs der Wicklungsmaschine eliminiert werden, selbst wenn der Wicklungsvorgang für die Sensorspule 22 automatisiert wird, wodurch das Auftreten von Drahtbrüchen der Leiterdrähte 30 beim Wicklungsvorgang verhindert wird.
Da der Verbinder 30 integral mit dem oberen Isolator 23 ausgebildet ist, wird die Anzahl von Teilen verringert und die Konstruktion vereinfacht, was es ermöglicht, dass Kosteneinsparungen erreicht werden können.
Da der Silikongummi 34 aufgebracht wird, so dass die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 eingebettet werden, kann eine Bewegung der Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 aufgrund von Vibrationen oder einem Stoß verhindert werden, selbst wenn die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 mit Schlaffstellen versehen sind. Somit werden Drahtbrüche in den Leiterdrähten 30, die aus einer Bewegung der Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 herrühren, verhindert. Da der Silikongummi 34 elastisch ist, verschieben sich die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 als Antwort auf Zugspannung, ohne dass sie durch den Silikongummi 34 beeinflusst werden, was es ermöglicht, dass die Zugspannung absorbiert wird.
Als nächstes wird die ”Schlaffstelle” in den Drahtendbereichen der Leiterdrähte 30 unter Verweis auf 13 erklärt.
Wenn der Drahtendbereich eines Leiterdrahts 30 unter Spannung durch einen Wicklungshakenstift 28 zwischen einem Anschlussstift 27 und einem um einen Zahn gewickelten Bereich 35 (der Bereich des Leiterdrahts 30, der auf einen Zahn 21a gewickelt ist) angebracht ist, ist eine Länge L₀ des Drahtendbereichs des Leiterdrahts 30 von dem um den Zahn gewickelten Bereich 35 zum Anschlussstift 27 (a + b). Wenn die Temperatur des Rotationswinkelerfassers 10 sich um T(°C) in diesem Zustand ändert, ist die Längenänderung Δl des Drahtendbereichs des Leiterdrahts 30 vom Anschlussstift 27 zu dem um den Zahn gewickelten Bereich 35 durch den folgenden Ausdruck gegeben: Δl = (E₂·E₁)T l₀
Dabei ist E₁(°C^–1) der lineare Ausdehnungskoeffizient des Grundmaterials (des Kupferdrahts) des Leiterdrahts 30 und E₂(°C^–1) der lineare Ausdehnungskoeffizient des oberen Isolators 23.
Wenn andererseits der Drahtendbereich des Leiterdrahts 30 unter Spannung durch einen Wicklungslockerungsstift 17 und den Wicklungshakenstift 28 zwischen dem Anschlussstift 27 und den um den Zahn gewickelten Bereich 35 angebracht ist, ist die Länge l des Drahtendbereichs des Leiterdrahts 30 von dem um den Zahn gewickelten Bereich 35 zum Anschlussstift 27 (a + c + d). Da der Wicklungslockerungsstift 17 nach dem Installation des Leiterdrahts 30 entfernt wird, wird somit die Schlaffstelle α in dem Drahtendbereich (c + d – b). Diese Schlaffstelle α kann justiert werden, indem der Anbringungsort des Wicklungslockerungsstifts 17 justiert wird.
Wenn nun die Schlaffstelle α geringer als die Längenänderung Δl festgelegt ist, kann die Zugspannung, die auf den Drahtendbereich des Leiterdrahts 30 als Folge der Unterschiede der thermischen Ausdehnung zwischen dem Leiterdraht 30 und dem oberen Isolator 23 wirkt, nicht vollständig absorbiert werden. Folglich ist es wünschenswert, dass die Schlaffstelle α in dem Drahtendbereich so festgelegt wird, dass sie gleich oder größer als Δl ist.
Somit sollte der Abringungsort des Wicklungslockerungsstifts 17 festgelegt werden, indem Δl aus dem Arbeitstemperaturbereich des Rotationswinkelerfassers 10 berechnet wird und der Drahtendbereich des Leiterdrahts 30 mit einer geeigneten Menge an Schlaffbereich α (≥ Δl) versehen wird.
Ferner wird in Ausführungsform 1 wie oben beschrieben der Silikongummi 34 angewendet, so dass die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 eingebettet werden, wobei jedoch die Harzschutzschicht für die Drahtenden nicht auf Silikongummi 34 beschränkt ist und beispielsweise ein künstlicher Gummi, wie Acrylgummi, Urethangummi usw. ebenfalls verwendet werden kann. Es ist wünschenswert für diese Harzschutzschicht für das Drahtende, dass sie eine Härte aufweist, die gleich oder geringer als 80 ist, wie es durch den japanischen Industriestandard JIS K6253 Typ A (International Organization for Standardization ISO7619 TYPE A) vorgesehen wird, um zu ermöglichen, dass die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 sich als Antwort auf die Zugspannung verschieben, die von Temperaturänderungen herrührt.
Ferner können bei der obenstehenden Ausführungsform 1 die um den Zahn gewickelten Bereiche der Leiterdrähte 30 auch durch Imprägnierung mit einem Lack nach dem Wickeln der Leiterdrähte 30 auf die Zähne 21b befestigt werden. Alternativ können die auf den Zahn gewundenen Bereiche der Leiterdrähte 30 auch durch Verwendung von selbstschmelzenden Drähten, die mit einem thermoplastischen Harz oder ähnlichem beschichtet sind, für die Leiterdrähte befestigt werden, wobei eine Wärmebehandlung nach der Wicklung aufgebracht wird.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 sind die Drahtendbereiche und die um den Zahn gewickelten Bereiche der Leiterdrähte 30 nicht freigelegt, da die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 an dem Sensorstator 12 durch eine Schnapppassung oder ähnliches montiert sind, was verhindert, dass die Sensorspule 22 während der Montage am Motor bzw. während des Transports und der Handhabung beschädigt wird.
Weiterhin wurde obenstehende Ausführungsform 1 für Fälle erklärt, in denen eine obere Schutzabdeckung 14 und eine untere Schutzabdeckung 15 montiert werden, wobei jedoch auch die obere Schutzabdeckung 14 und die untere Schutzabdeckung 15 entfallen können. Wenn der Sensorstator 12 für Anwendungen eingesetzt wird, die Festigkeit erfordern, kann der gesamte Sensorstator 12 auch aus Harz gegossen oder nach der Installation der Sensorspule 22 vergossen werden.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 werden die Drahtendbereiche der Leiterdrähte 30 auf die Wicklungshakenstifte 28 verhakt und mit den Anschlussstiften 27 verbunden, wobei es jedoch selbstverständlich ist, dass die Wicklungshakenstifte 28 auch entfallen können.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 wird der Isolator zur elektrischen Isolation des Sensorkerns 21 von der Sensorspule 22 durch zwei Teile gebildet, nämlich den oberen Isolator 23 und den unteren Isolator 26, wobei jedoch der Isolator auch durch einen integral gegossenen Körper gebildet werden kann, der den oberen Isolator 23 und den unteren Isolator 26 umfasst, wobei der Sensorkern 21 einsatzgegossen ist.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 werden die Anschlussstifte 27 am dem oberen Isolator 23 durch Presspassung montiert, wobei die Anschlussstifte 27 jedoch auch in den oberen Isolator 23 einsatzgegossen sein können.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 sind die Wicklungshakenstifte 28 integral mit dem oberen Isolator 23 geformt, wobei die Wicklungshakenstift 28 jedoch auch als getrennte Teile gestaltet sein können und in den oberen Isolator 23 durch Presspassung eingesetzt oder einsatzgegossen sein können.
Bei der obenstehenden Ausführungsform 1 wird ein PBT Harz als Material für den oberen Isolator 23, den unteren Isolator 26, die obere Schutzabdeckung 14, die untere Schutzabdeckung 15, usw., verwendet, wobei das Material für diese Teile jedoch nicht auf das PBT Harz begrenzt ist und beispielsweise ein Nylon, ein Polyphenylensulfid (PPS) usw. ebenfalls verwendet werden können.
Die vorliegende Erfindung ist in der oben beschriebenen Weise konstruiert und bietet die unten dargestellten Wirkungen.
Eine Zugkraft, die auf die Drahtendbereiche der Leiterdrähte als Folge von Temperaturänderungen der Arbeitsumgebung wirkt, kann durch den Schlaffbereich in den Drahtendbereichen absorbiert werden, was Drahtbrüche aufgrund von Temperaturänderungen in der Arbeitsumgebung verhindert, selbst wenn die Drahtendbereiche direkt mit den Anschlussstiften verbunden sind. Somit wird ein kostengünstiger Rotationswinkelerfasser vorgesehen, der die Notwendigkeit zum Verbinden von Teilen, wie Relaisschaltkreistafeln usw. eliminiert und mit dem das Auftreten von Drahtbrüchen in den Wicklungen zuverlässig unterdrückt werden kann.
Die Drahtendbereiche der Leiterdrähte können so angeordnet sein, dass sie einander nicht kreuzen, was verhindert, dass sich eine Wicklungsdüse einer Wicklungsmaschine auf den Drahtendbereichen verfängt und die Drähte bricht, wodurch es ermöglicht wird, den Wicklungsvorgang zu automatisieren und den Ertrag zu verbessern.
Die Drahtendbereiche der Leiterdrähte können mit einer Harzschutzschicht für das Drahtende bedeckt sein, was verhindert, dass die Drahtendbereiche sich aufgrund von Vibrationen oder Stößen bewegen.
Ein Überkreuzungsdraht-Führungsbereich zum Führen eines Überkreuzungsdrahtbereichs der Leiterdrähte, die zwischen den Zähnen gespannt werden, kann auf einer zweiten Oberflächenseite des Isolators gebildet sein, was eine Wechselwirkung zwischen der Wicklungsdüse der Wicklungsmaschine oder einem Überkreuzungsmechanismusbereich und den Drahtendbereichen eliminiert, wodurch das Auftreten von Drahtbrüchen im Wicklungsvorgang unterdrückt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers, umfassend: einen Sensorkern (21), in dem mehrere Zähne (21b) auf einem inneren Umfangsbereich eines ringförmigen Jochs (21a) ausgebildet sind; eine Sensorspule, die sich aus einer Erregerwicklung (31) und einer Ausgangswicklung (32, 33) zusammensetzt, die jeweils durch Installieren eines Leiterdrahts (30) auf den Zähnen (21b) gebildet sind; einen Isolator (23, 26), der an dem Sensorkern (21) angebracht ist, so dass er den Sensorkern und die Sensorspule elektrisch isoliert; einen Verbinder (13, 25), der integral mit dem Isolator (23) ausgebildet ist, so dass er auf einer äußeren Umfangsseite des Jochs (21a) positioniert ist; und einen Sensorrotor (11), der drehbar im Inneren des Jochs (21a) angeordnet ist, wobei erste und zweite Leiterdrahtabschnitte entsprechend einem Wicklungsanfangsende und einem Wicklungsschlussende jedes Leiterdrahts (30), die auf die Zähne gewickelt sind, jeweils mit einem Anschlussstift (27) des Verbinders, der von einer oberen Fläche des Isolators vorsteht, verbunden sind, so dass sie eine vorbestimmte Menge an Durchhang aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anbringen des Isolators (23, 26) an dem Sensorkern (21); Anordnen mehrerer Wicklungslockerungsstifte (17) in vorbestimmten Positionen zwischen den Zähnen (21b) und den Anschlussstiften (27), so dass sie von der oberen Fläche des Isolators (23) nach außen vorragen; Wickeln der Leiterdrähte, so dass der erste Leiterdrahtabschnitt jedes Leiterdrahtes (30) zwischen den Zähnen (21b) und dem zugehörigen Anschlussstift (27) durch Verhaken des ersten Leiterdrahtabschnitts auf einem ersten Wicklungslockerungsstift (17) unter Spannung angeordnet ist und so dass der zweite Leiterdrahtabschnitt jedes Leiterdrahtes (30) zwischen den Zähnen (21b) und dem zugehörigen Anschlussstift (27) durch Verhaken des zweiten Leiterdrahtabschnitts auf einem zweiten Wicklungslockerungsstift (17) unter Spannung angeordnet ist; und Entfernen der Wicklungslockerungsstifte (17), so dass die ersten und zweiten Leiterdrahtabschnitte die vorbestimmte Menge an Durchhang aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers gemäß Anspruch 1, bei dem mehrere Wicklungshakenstifte (28) derart auf dem Isolator (23) ausgebildet sind, dass sie von der oberen Fläche des Isolators vorragen, wobei die Wicklungslockerungsstifte (17) jeweils zwischen einem der Anschlussstifte (27) und einem der Wicklungshakenstifte (28) positioniert sind, wobei der Schritt des Wickelns der Leiterdrähte (30) ferner umfasst: Verhaken des ersten Leiterdrahtabschnitts auf einem ersten Wicklungshakenstift (28), Verhaken des zweiten Leiterdrahtabschnitts auf einem zweiten Wicklungshakenstift (28).
Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt Bedecken der ersten und zweiten Leiterdrahtabschnitte der Leiterdrähte (30) mit einer Leiterdrahtharzschutzschicht (34).
Verfahren zur Herstellung eines Rotationswinkelerfassers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die ersten und zweiten Leiterdrahtabschnitte der Leiterdrähte (30) derart angeordnet werden, dass sie einander nicht kreuzen.