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1. Feld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine 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 Maschine 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 Maschine 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 Maschinen 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
JP 2002-171723 A (Seiten 1 bis 6,
1 und
2)).
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In dem in dieser (ungeprüften) Japanischen Patentveröffentlichung
JP 2002-171723 A 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
JP 2002-171723 A 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
EP 0 731 552 B1 betrifft eine elektrische Maschine mit einem Rotor, einem Stator und einem Drehwinkeldetektor, der einen Rotor und einen Stator aufweist, die sich unter Bildung eines Luftspaltes gegenüberstehen, wobei der Rotor eine nichtmagnetische Welle aufweist. Eine ähnliche Lehre geht aus der
JP 07 177 690 A hervor.
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Schließlich betrifft die
JP 2002 168 652 A einen Resolver auf Reluktanzbasis.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme zu lösen und hat das Ziel, eine elektrische Maschine 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, wird die elektrische Maschine für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Anspruch 2 beschrieben.
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Gemäß 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 Maschine für ein Fahrzeug leicht und zu angemessenen Kosten erreicht werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche den Aufbau einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform 1 zeigt.
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2 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 zeigt.
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3(a) und (b) zeigen jeweils einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine 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 Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform 4 zeigt.
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5 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform 5 zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ausführungsform 1 (nicht erfindungsgemäß).
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1 ist ein vertikaler Schnitt, welcher den Aufbau einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine vollständige elektrische Maschine 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 Maschine für ein Fahrzeug ist in einen extrem einfachen Aufbau eingeformt.
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Ausführungsform 2 (nicht erfindungsgemäß).
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2 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine 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 Maschine 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 Maschine 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 Maschine 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 Maschine 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 (nicht erfindungsgemäß).
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4 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine 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 Maschine 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 (nicht erfindungsgemäß).
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5 ist eine längsgeschnittene Ansicht, welche einen wesentlichen Teil einer elektrischen Maschine 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 Maschine 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 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 Maschine für ein Fahrzeug in einen einfachen Aufbau eingeformt, ohne dass dabei die Anzahl der Teile erhöht wird.
