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1. Feld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine elektrische Drehmaschine mit einem Drehwinkel-Detektor und
insbesondere eine Technologie zur Verbesserung der Genauigkeit eines
Drehwinkel-Detektors beim Erkennen des Drehwinkels.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Üblicherweise
wird eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug zum Zeitpunkt
des Startens des Motors als Synchronmotor genutzt und wird überdies
während
des Stoppens der Maschine als Wechselstromgenerator verwendet. Insbesondere
in dem Fall, in dem die elektrische Drehmaschine zum Zeitpunkt des
Startens des Motors als Synchronmotor genutzt wird, ist es notwendig,
das Timing des Anlegens eines elektrischen Stroms zu jeder Feldspule, welche
um den Statorkern und den Rotorkern gewickelt ist, zu kontrollieren.
Daher ist bisher ein Drehwinkel-Detektor an einer Endseite einer
rotierenden Welle, an der der Rotorkern angebaut ist, befestigt worden,
um den Drehwinkel zu ermitteln.
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Bei dieser Art elektrischer Drehmaschinen eines
Fahrzeugs wird bei Verwendung eines magnetischen Drehwinkel-Detektors
oder eines Drehmelders als oben erwähnter Drehwinkel-Detektor die Drehwelle
durch Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die um den Rotorkern
gewickelte Rotorspule magnetisiert. Als Ergebnis ist es oft der
Fall, dass die Detektions-Genauigkeit des Drehwinkel-Detektors durch
einen Streufluss durch die Drehwelle beeinflusst wird.
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Um diesen Nachteil zu überwinden,
wurde ein Ansatz vorgeschlagen, bei dem magnetische Bypass-Elemente
mit hoher Durchlässigkeit
in solcher Weise bereit gestellt werden, dass sie in radialer Richtung
nach außen
herausragen und den magnetischen Drehwinkel-Detektor entlang seiner
axialen Richtung an dessen vorderen und hinteren Teilen halten.
Somit wird der durch die Drehwelle fließende Streufluss mittels des
Bypass-Elements umgangen, wodurch der Streufluss vom Fließen durch
den Raum zwischen dem Hall-Element und einem den Drehwinkel-Detektor
aufnehmenden Permanentmagneten abgehalten wird. (Vergleiche beispielsweise
die (ungeprüfte)
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2002-171723 (Seiten 1 bis 6, 1 und 2)).
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In dem in dieser (ungeprüften) Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-171723 offenbarten Aufbau ist der durch den Raum zwischen
dem Hall-Element und einem den Drehwinkel-Detektor aufnehmenden
Permanentmagneten fließende Streufluss
reduziert. Als Ergebnis ist es möglich,
die Detektions-Genauigkeit des Drehwinkel-Detektors bis zu einem
gewissen Grad zu verbessern.
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Jedoch ist hierbei noch Raum für eine Verbesserung
des in der (ungeprüften)
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-171723
offenbarten Aufbaus wie folgt:
- (1) Es ist notwendig,
ein zusätzliches
magnetisches Bypass-Element
mit hoher Durchlässigkeit zu
installieren. Es besteht daher ein Anstieg in der Anzahl von Teilen,
was eventuell zu einem im Ganzen komplizierten Aufbau führt.
- (2) Das innere magnetische Bypass-Element nahe der Rotorkernseite,
welches eines der an der vorderen und der hinteren Seite des magnetischen
Drehwinkel-Detektors angeordneten magnetischen Bypass-Elemente ist,
ist an der Seitenwand eines Gehäuses
befestigt. Somit wird ein Spalt zwischen dem inneren magnetischen
Bypass-Element und der Drehwelle ausgeformt. Das äußere magnetische
Bypass-Element, welches an dem Ende der Drehwelle angebaut ist,
ist an einer aus einem nichtmagnetischen Material hergestellten
Aufnahme befestigt. Als Ergebnis dessen ist die Umleitung des Streuflusses
durch das magnetische Bypass-Element nicht immer ausreichend, und
es besteht eine Grenze bei der Verbesserung der Detektions-Genauigkeit
des Drehwinkel-Detektors.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um
die oben diskutierten Probleme zu lösen und hat das Ziel, eine
elektrische Drehmaschine für
ein Fahrzeug zur Verfügung
zu stellen, welche in der Lage ist, den Einfluss des Streuflusses
auf den Drehwinkel-Detektor so gut wie möglich zu reduzieren und das
genauere Detektieren des Drehwinkels zu ermöglichen.
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Um dieses Ziel zu erreichen, beinhaltet
die elektrische Drehmaschine gemäß der Erfindung:
einen Rotorkern, der an einer Drehwelle angebaut ist; einen Statorkern,
der konzentrisch mit dem Rotorkern und außen an dem Rotorkern angeordnet
ist; und einen Drehwinkel-Detektor, der an einem Ende der vorgenannten
Drehwelle angeordnet ist. In dieser elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug
sind die folgenden Merkmale angenommen.
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Gemäß einem ersten Merkmal der
Erfindung ist die erwähnte
Drehwelle selbst so aufgebaut, dass sie ein den magnetischen Fluss
unterbrechendes Element aus einem nichtmagnetischen Material ist.
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Gemäß einem zweiten Merkmal der
Erfindung ist ein von dem Befestigungsteil an der Rotorseite zu
dem Wellenende herausragender und den Drehwinkel-Detektor der erwähnten Drehwelle
aufnehmender Anteil so errichtet, dass er anstelle des Drehwellen-Anteils
ein wellenförmiges,
den magnetischen Fluss unterbrechendes, Element aus einem nichtmagnetischen
Material ist. Dieses den magnetischen Fluss unterbrechende Element
ist durch Press-Fitting oder Aufschweißen auf der Drehwelle aufgebracht.
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Gemäß einem dritten Merkmal der
Erfindung ist ein Teil des Rotorseiten-Elements, welches den erwähnten Drehwinkel-Detektor aufnimmt
so errichtet, dass es ein den magnetischen Fluss unterbrechendes
Element aus einem nichtmagnetischen Material ist.
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Gemäß der erwähnten Merkmale der Erfindung
ist das den magnetischen Fluss unterbrechende Element auf dem Weg
eines magnetischen Pfads, durch den ein magnetisches Feld durch
Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die um den erwähnten Rotorkern
gewickelte Rotorspule erzeugt wird und in den Drehwinkel-Detektor
hinein fließt,
angeordnet. Somit wird der von der Drehwelle durch den Drehwinkel-Detektor
fließende
Streufluss aufgrund dieses den magnetischen Fluss unterbrechenden
Elements deutlich reduziert. Als Ergebnis ist der Einfluss des Streuflusses
auf den Drehwinkel-Detektor stark reduziert, und dies verbessert
die Genauigkeit beim Detektieren des Drehwinkels um so mehr. Darüber hinaus
kann, sofern die den magnetischen Fluss unterbrechenden und aus
einem nichtmagnetischen Material hergestellten Elemente ohne Erhöhung der
Anzahl von Teilen, verglichen mit der Anzahl der Teile einer konventionellen
Maschine, erzeugt werden können,
die elektrische Drehmaschine für
ein Fahrzeug leicht und zu angemessenen Kosten erreicht werden.
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1 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche den Aufbau einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3(a) und (b) zeigen jeweils einen wesentlichen Teil
einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung. 3(a) zeigt
eine längsgeschnittene
Ansicht eines wesentlichen Teils davon, 3(b) ist eine Querschnitts-Ansicht eines
Drehmelder-Rotors.
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4 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Ausführungsform 1.
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1 ist
ein vertikaler Schnitt, welcher den Aufbau einer elektrischen Drehmaschine
für ein Fahrzeug
gemäß Ausführungsform
1 der Erfindung zeigt.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
vollständige
elektrische Drehmaschine für
ein Fahrzeug, und Bezugszeichen 2 bezeichnet ein aus einem
Paar linker und rechter, mit einer Schraube 5 fest verbundene,
Ausleger 3 und 4 errichtetes Gehäuse. Die
Ausleger 3 und 4 sind mit Befestigungslöchern 3a und 4a zum
Befestigen der Ausleger an einem nicht gezeigten Fahrzeugkörper und
mit Luftlöchern 3b, 3c, 3d, 4b und 4c zum
inwendigen Kühlen
versehen. Ein zylindrisches Haubenteil 3f ragt von einer
Seite des Auslegers 3, welcher sich an der linken Seite
der Zeichnung befindet, heraus, und ein Sensorbefestigungsteil 3e ist
an einem inneren Teil dieses Haubenteils 3f ausgeformt.
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Bezugszeichen 7 ist eine
Drehwelle und Bezugszeichen 8 und 9 sind die Drehwelle 7 an
dem Gehäuse 2 rotierend
abstützende
Lager, wobei diese Lager 8 und 9 einzeln an den
Auslegern 3 und 4 befestigt sind. Bezugszeichen 10 ist
eine Riemenscheibe, um die ein nicht gezeigter Zahnriemen herum
gewickelt ist, und Bezugszeichen 11 ist eine Nut zur Fixierung
der Riemenscheibe 10 auf der Drehwelle 7. Bezugszeichen 12 ist
ein Rotorkern, welcher an der Drehwelle 7 angebaut ist
und Bezugszeichen 13 ist eine um den Rotorkern 12 gewickelte
Rotorspule.
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Der Rotorkern 12 ist aus
einem Paar linker und rechter und in einer Einheit geformter Kernelemente 16 und 17 errichtet.
Die Kernelemente 16 und 17 sind mit Klauenpolteilen 16b und 17b,
welche sich von den zylindrischen Teilen 16a und 17a,
wo eine Rolle 13a, um die die Rotorspule 13 herumgewickelt ist,
angeordnet ist, bis zu einer Position hin erstrecken, an der die
Klauenpolteile 16b und 17b die Rotorspule 13 abdecken
und sich gegenseitig kreuzen. Dementsprechend sind die linken und
rechten Klauenpolteile 16b und 17b mit konstantem
Abstand wechselseitig und mit vorbestimmten Intervallen entlang
der Umfangsrichtung angeordnet. Bezugszeichen 18 und 19 sind
Kühlgebläse, welche
an den äußeren Flächen der
Kernelemente 16 und 17 befestigt sind.
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Bezugszeichen 22 ist ein
an der Drehwelle 7 angebauter Schleifring, wobei dieser
Schleifring 22 mittels einer elektrischen Leitung 23 elektrisch
leitend mit der Rotorspule 13 verbunden ist. Dementsprechend
werden, wenn ein Feldstrom durch die Rotorspule 13 fließt, die
Klauenpolteile 16b und 17b der Kernelemente 16 und 17,
welche den Rotorkern errichten, derart magnetisiert, dass die Klauenpolteile 16b und 17b entlang
einer Umfangsrichtung wechselseitig zwischen einer Plus- und einer
Minus-Polarisation wechseln.
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Bezugszeichnen 24 ist ein
Statorkern, welcher an der Außenseite
der Rotorkerns 12 und konzentrisch zu diesem angeordnet
ist, wobei der Statorkern 24 an dem Gehäuse 2 fixiert ist.
Bezugszeichen 25 ist eine um den Statorkern 24 gewickelte
Statorspule und Bezugszeichen 26 ist eine Bürste , welche in
Kontakt mit dem Schleifring 22 steht. Bezugszeichen 27 ist
ein Anschlussblock zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Dreiphasen-Umrichterkreislauf, und
Bezugszeichen 28 ist eine Schaltungs-Baugruppe. Der Anschlussblock 27 ist
mittels der Schaltungs-Baugruppe 28 und einer nicht gezeigten
elektrischen Leitung elektrisch leitend mit der Statorspule 25 verbunden.
Der erwähnte
Aufbau selbst ist öffentlich
bekannt, eine detaillierte Beschreibung entfällt daher an dieser Stelle.
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Ein Drehmelder 31, der als
Drehwinkel-Detektor fungiert, ist an einem Endteil der Welle gegenüber dem
Teil, wo die Riemenscheibe 10 befestigt ist, an der erwähnten Drehwelle 7 angeordnet.
Dieser Drehmelder 31 ist durch Fixieren des Drehmelder-Rotors 32 an
dem Endteil der Drehwelle 7 mit einer Schraube 33 aufgebaut,
und durch Fixieren eines Drehmelder-Stators 34 an dem inneren umfänglichen Teil
des Sensor-Befestigungsteils 3e des
Auslegers 3, welcher einer der Ausleger 3 und 4 ist,
mit einer Schraube 37, und durch Umwickeln einer Drehmelder-Spule
35 um diesen Drehmelder-Stator
34 herum. Obwohl der oben beschriebene Aufbau des Drehmelders 31 relativ
einfach ist, wird der Drehmelder kaum durch mechanische Vibrationen
usw. beeinflusst und hat den Vorteil, einen Drehwinkel genau zu
ermitteln in der Lage zu sein. Zusätzlich hierzu ist das Bezugszeichen 36 eine
mit der Drehmelder-Spule 35 verbundene elektrische Leitung
für den
input und den output eines Signals, und Bezugszeichen 39 ist
eine an der Öffnungs-Endfläche des
Haubenteils 3f des Auslegers 3 befestigte Schutzabdeckung.
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Diese Ausführungsform 1 ist dadurch gekennzeichnet,
dass das den magnetischen Fluss unterbrechende Element auf dem Weg
des magnetischen Pfads, durch den das magnetische Feld durch Aufbringen
eines elektrischen Stroms auf eine Rotorspule 13, welche
um den erwähnten
Rotorkern 12 gewickelt ist, in den Drehmelder 31 hinein
fließt,
angeordnet ist. Insbesondere besteht gemäß dieser Ausführungsform
1 die erwähnte
Drehwelle 7 selbst aus einem nichtmagnetischen Material,
um ebenfalls als ein den magnetischen Fluss unterbrechendes Element
zu agieren. In dieser Ausführungsform
besteht das nichtmagnetische Material der Drehwelle 7 aus einem
austenitischen Edelstahl. Es ist ebenfalls bevorzugt, ein anderes
nichtmagnetisches Material als den erwähnten austenitischen Edelstahl
zu verwenden.
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Sofern die Drehwelle 7 aus
einem magnetischen Material so wie Stahl hergestellt ist, wird die Drehwelle 7 durch
Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die Rotorspule 13 magnetisiert
und infolgedessen fließt,
wie durch A in 1 gekennzeichnet,
der durch die Drehwelle 7 fließende Streufluss von dem Drehmelder-Rotor 32 in
den Drehmelder-Stator 34 hinein,
was zu einer schwachen Genauigkeit beim Detektieren des Drehwinkels
des Drehmelders 31 führt.
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Auf der anderen Seite besteht in
dieser Ausführungsform
1 die Drehwelle 7 selbst aus einem nichtmagnetischen Material.
Daher wird die Drehwelle 7, auch wenn ein Strom auf die
Rotorspule 13 aufgebracht wird, nicht magnetisiert und
der Streufluss fließt
durch den mit B in 1 bezeichneten
Pfad hindurch. Somit wird der von dem Drehmelder-Rotor 32 in
den Drehmelder-Stator 34 fließende Streufluss deutlich reduziert.
Als Ergebnis dessen wird der Einfluss des Streuflusses auf den Drehmelder 31 stark reduziert,
was es ermöglicht,
den Drehwinkel genau zu ermitteln. Darüber hinaus wird, sofern die
Drehwelle 7 selbst als den magnetischen Fluss unterbrechendes
Element agiert, die Anzahl der Teile nicht erhöht und die elektrische Drehmaschine
für ein
Fahrzeug ist in einen extrem einfachen Aufbau eingeformt.
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Ausführungsform 2.
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2 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
2 der Erfindung zeigt. Die selben Bezugszeichen dienen zur Bezeichnung
identischer oder äquivalenter
Teile wie in dem in 1 gezeigten
Aufbau.
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Die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug
gemäß der Ausführungsform
2 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem nichtmagnetischen
Material erzeugtes wellenförmiges
Element 40 anstatt der Drehwelle 7 an der Stelle,
an der der Drehmelder-Rotor 32 an einer Endseite der Drehwelle 7 befestigt
ist, verwendet wird und dass dieses wellenförmige Element 40 als
ein den magnetischen Fluss unterbrechendes Element agiert. Ein Vorsprung
dieses nichtmagnetischen Wellenelements 40 ist in eine
Ausnehmung der Drehwelle 7 eingebaut, wobei das wellenförmige Element 40 und
die Drehwelle 7 miteinander in einem Stück ausgeformt sind. Sie sind
miteinander durch ein Verfahren wie „Press-Fitting" oder Verschweißen ausgeformt.
Der Drehmelder-Rotor 32 ist an diesem Wellenelement 40 mit
der Schraube 33 fixiert.
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In dieser Ausführungsform sind, obwohl die erwähnte Drehwelle 7 aus
einem hochfesten Element so wie Stahl erzeugt ist, das wellenförmige Element 40 und
die Schraube 33 aus einem austenitischen Edelstahl hergestellt.
Es ist ebenfalls bevorzugt, anstatt dem erwähnten austenitischen Edelstahl
jedes andere nichtmagnetische Material zu verwenden.
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Der Rest des Aufbaus gemäß dieser
Ausführungsform
ist der gleiche wie in der voranstehenden Ausführungsform 1, eine detaillierte
Beschreibung entfällt
daher an dieser Stelle.
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Wie oben bereits beschrieben wird,
sofern das Wellenelement 40, welches auf der Drehwelle 7 aufgepresst
ist und als Teil der Drehwelle agiert, aus einem nichtmagnetischen
Material besteht, der durch die Drehwelle fließende Streufluss durch das
Wellenelement 40 blockiert. Der Streufluss fließt daher
wie durch C in 2 dargestellt
so, dass der Streufluss von dem aus dem Drehmelder-Rotor 32 in
den Drehmelder-Stator 34 hinein fließende Streufluss deutlich reduziert
wird. Als Ergebnis dessen ist der Einfluss des Streuflusses auf
den Drehmelder 31 stark reduziert, was es ermöglicht,
den Drehwinkel genau zu ermitteln.
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Sofern das den magnetischen Fluss
unterbrechende Element einfach durch Press-Fitting oder Verschweißen des
nichtmagnetischen wellenförmigen
Elements 40 mit dem Ende der Drehwelle 7 aufgebaut
ist, so dass das Wellenelement 40 und die Drehwelle 7 miteinander
verbunden sind, kann diese elektrische Rotationsmaschine für ein Fahrzeug ohne
Erhöhung
der Anzahl an Teilen in einen einfachen Aufbau eingeformt werden.
Darüber
hinaus wird, sofern die Drehwelle 7, auf die zum Zeitpunkt des
Startens des Motors oder zum Zeitpunkt der Erzeugens einer Kraft
eine Last ausgeübt
wird, aus einem hochfesten Material so wie Stahl besteht, die Festigkeit
der Drehwelle 7 ausreichend gesichert.
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Ausführungsform 3.
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3 zeigt
einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug
gemäß Ausführungsform
3 der Erfindung, wobei die selben Bezugszeichen zur Bezeichnung identischer
oder äquivalenter
Teile wie in dem in 1 gezeigten
Aufbau dienen.
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Die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug
gemäß dieser
Ausführungsform
3 ist dadurch gekennzeichnet, dass der an der Drehwelle 7 befestigte
Drehmelder-Rotor 32 durch Einbauen eines mehrschichtigen
Kerns 42 auf einem nichtmagnetischen zylindrischen Körper 41 errichtet
ist und dass dieser zylindrische Körper 41 als ein den
magnetischen Fluss unterbrechendes Element agiert. Der zylindrische
Körper 41 und
der mehrschichtige Kern 42 sind durch ein Verfahren so
wie Press Fitting oder Verschweißen miteinander ausgeformt.
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In dieser Ausführungsform ist der erwähnte zylindrische
Körper 41 aus
einem austenitischen Edelstahl hergestellt, obwohl die Drehwelle 7 aus
einem hochfesten Element so wie Stahl besteht. Es ist ebenfalls
bevorzugt, jedes andere nicht-magnetische Material anstelle von
austenitischem Edelstahl zu verwenden.
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Der Rest des Aufbaus gemäß dieser
Ausführungsform
ist der gleiche wie in der voranstehenden Ausführungsform 1, eine detaillierte
Beschreibung entfällt
daher an dieser Stelle.
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Wie oben bereits beschrieben, blockiert
gemäß dieser
Ausführungsform
3, sofern der zylindrische Körper 41,
welcher einen Teil des Drehmelder-Rotors 32 bildet, aus
einem nichtmagnetischen Material besteht, der nichtmagnetische zylindrische Körper 41 den
durch die Drehwelle 7 fließenden Streufluss. Daher fließt der Streufluss
wie durch D in 3(a) bezeichnet,
und der von dem Drehmelder-Rotor 32 in den Drehmelder-Stator 34 fließende Streufluss
ist deutlich reduziert. Als Ergebnis dessen ist der Einfluss des
Streuflusses auf den Drehmelder 31 stark reduziert, was
es ermöglicht,
den Drehwinkel genauer zu ermitteln.
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Darüber hinaus kann, sofern der
Drehmelder-Rotor 32 einfach durch Einbauen des mehrschichtigen
Kerns 42 auf einem nichtmagnetischen zylindrischen Körper 41 aufgebaut
ist, die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug ohne eine Erhöhung der
Anzahl der Teile in einen einfachen Aufbau eingeformt werden. Ferner
ist, sofern die zum Zeitpunkt des Startens oder zum Zeitpunkt der
Krafterzeugung belastete Drehwelle 7 aus einem hochfesten
Material so wie Stahl besteht, die Festigkeit der Drehwelle 7 ausreichend
gesichert.
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Ausführungsform 4.
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4 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug gemäß Ausführungsform
4 der Erfindung zeigt. Die selben Bezugszeichen dienen zur Bezeichnung
identischer oder äquivalenter
Teile wie in dem in 1 gezeigten
Aufbau.
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Die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug
ist in dieser Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, dass das aus einem nichtmagnetischen Material
erzeugte Wellenelement 40 an dem Teil an einer Seite der
Drehwelle 7, an dem der Drehmelder-Rotor 32 befestigt ist, anstelle
einer Drehwelle 7 eingesetzt wird, und dass dieses Wellenelement 40 als
ein den magnetischen Fluss unterbrechendes Element agiert. Ein Vorsprung
der Drehwelle 7 ist in eine Ausnehmung des nichtmagnetischen
Wellenelements 40 eingebaut, wobei das wellenförmige Element 40 und
die Drehwelle 7 miteinander in einem Stück ausgeformt sind. Sie sind
miteinander durch ein Verfahren wie „Press-Fitting" oder Verschweißen ausgeformt.
Der Drehmelder-Rotor 32 ist an diesem Wellenelement 40 mit
der Schraube 33 fixiert.
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In dieser Ausführungsform sind das Wellenelement 40 und
die Schraube 33 aus einem austenitischen Edelstahl hergestellt,
obwohl die Drehwelle 7 aus einem hochfesten Material erzeugt
wurde. Es ist ebenfalls bevorzugt, jedes andere nichtmagnetische Material
anstelle des erwähnten
austenitischen Edelstahls einzusetzen.
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Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform
4 ein ringförmiges
magnetisches Bypass-Element 43 aus einem hochdurchlässigen Material
so wie Weicheisen an einem äußeren Umfangsteil
der zwischen dem Lager 8 und dem Drehmelder 31 angeordneten
Drehwelle 7 durch ein Verfahren so wie Press Fitting angeordnet,
wodurch das magnetische Bypass-Element 43 und die Drehwelle 7 zusammen ausgeformt
sind.
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Der Rest des Aufbaus gemäß dieser
Ausführungsform
ist der gleiche wie in der voranstehenden Ausführungsform 1, eine detaillierte
Beschreibung entfällt
daher an dieser Stelle.
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Wie bereits oben beschrieben fließt, sofern das
zusammen mit der Drehwelle 7 ausgeformte magnetische Bypass-Element 43 zwischen
dem Rotorkern 12 und dem Drehmelder 31 angeordnet
ist, der größte Teil
des durch die Drehwelle 7 fließenden Streuflusses durch dieses
magnetische Bypass-Element 43 in diametraler Richtung nach
außen
und, wie durch E in 4 gekennzeichnet,
in den Statorkern 24 hinein.
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Auch wenn ein Teil des durch die
Drehwelle 7 fließenden
Streuflusses zu dem Drehmelder 31 hin fließt wird,
sofern das Wellenelement 40 an der Stelle, an der der Drehmelder-Rotor 32 befestigt
ist, aus einem nichtmagnetischen Material besteht, der Streufluss
durch das Wellenelement 40 blockiert.
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Als Ergebnis dessen ist der von dem
Drehmelder-Rotor 32 in den Drehmelder-Stator 34 fließende Streufluss
deutlich reduziert, und der Einfluss des Streuflusses auf den Drehmelder 31 ist
stark reduziert, was darüber
hinaus die Genauigkeit der Ermittlung des Drehwinkels gegenüber der
voranstehenden Ausführungsform
2 weiter verbessert. Darüber
hinaus kann, sofern die Drehwelle 7, auf die zum Zeitpunkt
des Startens oder zum Zeitpunkt der Krafterzeugung eine Last wirkt,
aus einem hochfesten Material so wie Stahl besteht, die Festigkeit
der Drehwelle 7 ausreichend gesichert werden.
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Ausführungsform 5.
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5 ist
eine längsgeschnittene
Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Drehmaschine
gemäß Ausführungsform
5 der Erfindung zeigt. Die selben Bezugszeichen dienen zur Bezeichnung
identischer oder äquivalenter
Teile wie in dem in 1 gezeigten
Aufbau.
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Gemäß der elektrischen Drehmaschine
für ein
Fahrzeug ist in dieser Ausführungsform
5 ein magnetischer Drehwinkel-Detektor 51 einem Wellenendteil der
durch das Lager 8 abgestützten erwähnten Drehwelle 7 angeordnet,
welches gegenüber
einem nicht gezeigten Teil angeordnet ist, an dem die Riemenscheibe 10 befestigt
ist. Der Vorsprung der Drehwelle 7 ist an der Ausnehmung
des Wellenelements 40 aufgepresst oder mit dieser verschweißt, wodurch
die Drehwelle 7 und das Wellenelement 40 zusammen
aneinander fixiert sind, und wodurch dieses Wellenelement 40 als
ein den magnetischen Fluss unterbrechendes Element agiert.
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In dieser Ausführungsform ist das Wellenelement 40 aus
einem austenitischen Edelstahl hergestellt, obwohl die Drehwelle 7 aus
einem hochfesten Material so wie Stahl erzeugt wurde. Es ist ebenfalls bevorzugt,
jedes andere nicht-magnetische Material anstelle des erwähnten austenitischen
Edelstahls einzusetzen.
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Ein Schleifring 22 ist an
dem äußeren Umfang
des Wellenelements 40 angebaut. Der Schleifring 22 ist
durch Ausformen eines Paars von linken und rechten ringförmigen Elektroden 47 an
dem äußeren Umfang
eines aus einem Harz hergestellten zylindrischen Elements 46 aufgebaut,
und eine Bürste 26 steht
in Kontakt zu jeder Elektrode 47. Die Elektroden 47 sind
mittels einer elektrischen Leitung 23 mit der Rotorspule
elektrisch leitend verbunden.
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Darüber hinaus ist ein erstes ringförmiges Bypass-Element 48 aus
einem hochdurchlässigen Material
so wie Weicheisen an dem äußeren Umfangsteil
der Drehwelle 7 zwischen dem Lager 8 und dem Schleifring 22 durch
ein Verfahren wie Press Fitting angebaut.
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Der vorangehende magnetische Drehwinkel-Detektor 51 ist
mit einem Permanentmagneten 52, einem Hall-Element 53,
einer Schaltungs-Baugruppe 54, einem zweiten und dritten Bypass-Element 55 und 56 sowie
einer Halterung 57 versehen.
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Die Halterung 57 ist mit
einem Bolzen 60 an dem Endteil des erwähnten Wellenelements 40 fixiert,
und das ringförmige
zweite Bypass-Element 55 ist an diese Halterung aufgepresst.
Darüber
hinaus ist der Permanentmagnet 52 an diesem zweiten magnetischen
Bypass-Element 55 befestigt. Auf der anderen Seite sind
sowohl das dritte Bypass-Element 56 als auch das verteilende
Schaltplatte 54 mit einer Schraube 61 an dem Gehäuse 2 fixiert,
und das Hall-Element 53 ist an der Schaltungs-Baugruppe 54 befestigt.
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Die vorangehenden zweiten und dritten
Bypass-Elemente 55 und 56 sind aus einem hochdurchlässigen Material
so wie Weicheisen-Material hergestellt und die Halterung 57 wurde
aus einem nichtmagnetischen Material so wie austenitischem Edelstahl erzeugt.
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Wie oben bereits beschrieben, fließt gemäß dieser
Ausführungsform
5, sofern das aus einem hochdurchlässigen Material bestehende
erste magnetische Bypass-Element 48 auf einem äußeren Umfangsteil
der Drehwelle 7 zwischen dem Lager 8 und dem Schleifring 22 aufgepresst
ist, der größte Teil des
durch die Drehwelle 7 hindurch fließenden Streuflusses durch dieses
erste magnetische Bypass-Element 48 hindurch in diametraler
Richtung nach außen
in den Statorkern 24 hinein.
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Auch wenn ein Teil des durch die
Drehwelle 7 fließenden
Streuflusses zu dem magnetischen Drehwinkel-Detektor 51 hin
fließt,
wird, sofern das Wellenelement 40 aus einem nichtmagnetischen
Material besteht, der Streufluss durch das Wellenelement 40 blockiert.
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Des weiteren fließt, sofern das nichtmagnetische
Wellenelement 40 nicht den gesamten Streufluss blockieren
kann, der verbleibende Streufluss durch die zweiten und dritten
Bypass-Elemente 55 und 56 vorbei. Als Ergebnis
ist der von der Drehwelle 7 durch den Raum zwischen den
Hall-Elementen 53 und
den den Drehwinkel-Detektor 51 ausbildenden Permanentmagneten 52 hindurch
fließende
Streufluss deutlich reduziert.
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Als Ergebnis ist der Einfluss des
Streuflusses auf den magnetischen Drehwinkel-Detektor 51 stark reduziert,
was ferner die Genauigkeit bei der Ermittlung des Drehwinkels verglichen
mit einer konventionellen Maschine verbessert. Darüber hinaus
wird die Festigkeit der Drehwelle 7, welche zum Zeitpunkt
des Startens des Motors oder zum Zeitpunkt der Krafterzeugung belastet
wird, ausreichend gesichert.
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Die den magnetischen Fluss unterbrechenden
Elemente werden durch einfaches Press Fitting oder Verschweißen des
nichtmagnetischen Wellenelements 40 an dem Ende der Drehwelle 7,
wodurch das Wellenelement 40 und die Drehwelle 7 miteinander
verbunden werden, erzeugt. Als Ergebnis ist die elektrische Drehmaschine
für ein
Fahrzeug in einen einfachen Aufbau eingeformt, ohne dass dabei die Anzahl
der Teile erhöht
wird.
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Es ist selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf die in den voranstehenden Ausführungsformen
1 bis 5 beschriebenen Aufbauten beschränkt ist und dass verschiedene
Modifikationen und Veränderungen
ausgeführt
werden können,
ohne den Geist und Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.