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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Absolut-Kodierer zum Erkennen der absoluten Position einer Rotationswelle innerhalb einer einzigen Umdrehung, der zwei Sätze magnetischer Kodierer verwendet, und auf einen Motor, der mit dem magnetischen Absolut-Kodierer ausgestattet ist; und bezieht sich insbesondere auf einen magnetischen Absolut-Kodierer, der ausgebildet ist, um den Schritt des Zusammensetzens der beiden Sätze magnetischer Kodierer und den Vorgang des Positionierens eines Magneterkennungselementes auf einfache Weise durchzuführen, und auf einen Motor, der mit dem magnetischen Absolut-Kodierer ausgestattet ist.
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Stand der Technik
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Es sind magnetische Absolut-Kodierer bekannt, die zwei Sätze magnetischer Kodierer verwenden, um die absolute Position einer Rotationswelle mit guter Genauigkeit zu erkennen. Ein magnetischer Absolut-Kodierer, der einen bipolaren magnetischen Kodierer und einen 64-poligen magnetischen Kodierer benutzt, wird im Patentdokument 1 vorgeschlagen. Im Patentdokument 2 wird ein magnetischer Absolut-Kodierer vorgeschlagen, in dem die absolute Position mit hoher Genauigkeit unter Benutzung eines bipolaren magnetischen Kodierers und eines multipolaren magnetischen Kodierers erkannt werden kann, ohne dass sie durch die Auflösung und Genauigkeit des bipolaren magnetischen Kodierers beeinflusst wird.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente:
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- Patentdokument 1: offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 06-10813
- Patentdokument 2: internationale Patentanmeldung WO 2008/136053
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Jedes Paar magnetischer Kodierer in solch einem magnetischen Absolut-Kodierer hat einen Magneten, der an einer Rotationswelle angebracht ist, und ein Paar Magneterkennungselemente (z. B. Hall-Elemente), die dem Magneten gegenüberliegend angeordnet sind. Jedes Magneterkennungselement ist auf einer Leiterplatine (bzw. gedruckten Leiterplatte) angebracht, und mehrere Leitungsdrähte, die aus jeder Leiterplatine hinausführen, sind mit einer Berechnungsschaltung zum Verarbeiten der Signale verbunden. In jedem Satz Magnet-Kodierer muss eine relative Position zwischen Magneterkennungselementen und einer Befestigungsposition jedes Magneterkennungselements in Bezug auf die Magneten hergestellt werden, so dass das Paar Magneterkennungselemente beim Rotieren der Magneten sinusförmige A-Phasen- und B-Phasen-Analogsignale erzeugt, die vorgegebene Amplituden haben, die sich in der Phase um 90° unterscheiden. Zusätzlich ist das Verbinden von Leitungsdrähten notwendig, um die Anzahl an Leitungsdrähten, die aus der gedruckten Leiterplatte, auf der die Magneterkennungselemente angebracht sind, hinausführen, fehlerfrei mit jedem Anschluss der Berechnungsschaltung zu verbinden.
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Diese Arbeitsschritte des Positionierens und Verdrahtens beanspruchen Zeit, wenn zwei Sätze magnetischer Kodierer vorgesehen sind. Da die Notwendigkeit besteht, eine Vielzahl von Leitungsdrähten auf kleinem Raum zu ziehen, können auch leicht Verdrahtungsfehler und Unterbrechungen auftreten. Die Schritte des Positionierens und Verdrahtens beanspruchen insbesondere dann sehr viel Zeit, wenn mehrere Paare Magneterkennungselemente angeordnet werden, um die Erkennungsgenauigkeit in jedem Satz Magnet-Kodierer zu erhöhen. Es besteht auch ein Problem darin, dass Zeit erforderlich ist, um die Orte von Verbindungsfehlern, Unterbrechungen und andere Fehlerstellen zu bestimmen, wenn Verbindungsfehler und Unterbrechungen auftreten.
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In Anbetracht dieser Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Absolut-Kodierer vorzuschlagen, bei dem der Vorgang des Zusammensetzens und des Positionierens der Magneterkennungselemente auf einfache Weise und in kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
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Mittel zur Lösung der Aufgaben
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Um die zuvor beschriebenen Aufgaben zu lösen, ist der magnetische Absolut-Kodierer gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
einen bipolaren Magneten, bei dem eine kreisförmige äußere Umfangsfläche eine bipolar magnetisierte Fläche ist;
ein bipolarseitiges erstes Magneterkennungselement und ein bipolarseitiges zweites Magneterkennungselement, um bei der Drehung des bipolaren Magneten Erkennungssignale zu erhalten, die sich um 90° unterscheiden;
einen multipolaren Magneten, bei dem eine kreisförmige äußere Umfangsfläche eine multipolar magnetisierte Fläche mit vier oder mehr Polen ist, wobei der multipolare Magnet in einem koaxialen Zustand neben dem bipolaren Magneten angeordnet ist;
ein multipolarseitiges erstes Magneterkennungselement und ein multipolarseitiges zweites Magneterkennungselement, die benutzt werden, um bei der Rotation des multipolaren Magneten Erkennungssignale zu erhalten, die sich in der Phase um 90° unterscheiden;
eine flexible Leiterplatine, auf der das bipolarseitige erste Magneterkennungselement, das bipolarseitige zweite Magneterkennungselement, das multipolarseitige erste Magneterkennungselement und das multipolarseitige zweite Magneterkennungselement angebracht sind; und
einen ringförmigen Platinenhaltebereich, der in Bezug auf den bipolaren Magneten in einem koaxialen Zustand angeordnet ist, wobei
der Platinenhaltebereich die flexible Leiterplatine in einer gekrümmten Form hält, in der sie den bipolaren Magneten und den multipolaren Magneten umgibt, und
das bipolarseitige erste Magneterkennungselement und das bipolarseitige zweite Magneterkennungselement der bipolar magnetisierten Fläche des bipolaren Magneten in einem festen Abstand gegenüberliegen und das multipolarseitige erste Magneterkennungselement und das multipolarseitige zweite Magneterkennungselement der multipolar magnetisierten Fläche des multipolaren Magneten in einem festen Abstand gegenüberliegen.
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Die vorliegende Erfindung benutzt eine einzige flexible Leiterplatine, auf der alle Magneterkennungselemente angebracht sind, anstatt Magneterkennungselemente zu benutzen, die jeweils auf voneinander unabhängigen Leiterplatinen angebracht sind. Mit anderen Worten, zusätzlich zum Montieren aller Magneterkennungselemente auf einer einzigen flexiblen Leiterplatinen werden Leiterbilder, die von jedem der Magneterkennungselemente ausgehen, auf die flexible Leiterplatine gedruckt und die flexible Leiterplatine wird in einem gekrümmten Zustand gehalten, so dass sie den bipolaren Magneten und den multipolaren Magneten umgibt. Die Arbeitsschritte des Herausführens und Verbindens von Verbindungsdrähten für jedes Erkennungselement aus der Leiterplatine wird überflüssig, da die flexible Leiterplatine nur am Platinenhaltebereich angebracht werden muss, so dass jedes Magneterkennungselement in einer vorgegebenen Position ist.
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Ein möglicher Aufbau ist einer, in dem der Platinenhaltebereich mit einer ringförmigen Basisplatte und ersten und zweiten Plattenbefestigungsbasen ausgestattet ist, die in vorgegebenen Winkelintervallen angeordnet sind, so dass sie auf dem gleichen Kreis auf einer ringförmigen Stirnfläche der Basisplatte angeordnet sind; und die erste und zweite Platinenbefestigungsbasis sind jeweils mit ersten und zweiten Platinenbefestigungsflächen versehen, die dem Mittelpunkt des selben Kreises zugewandt sind und die rechtwinklig zur ringförmigen Stirnfläche ausgerichtet sind. In diesem Fall kann ein rückwärtiger Bereich der flexiblen Leiterplatine an der ersten und der zweiten Platinenbefestigungsfläche befestigt werden. Die Fläche eines Bereichs, der an der ersten Platinenbefestigungsfläche der flexiblen Leiterplatine befestigt ist, kann ein Befestigungsbereich sein, an dem das bipolarseitige erste Magneterkennungselement und das multipolarseitige Magneterkennungselement angebracht sind, und die Fläche des Bereichs, der an der zweiten Platinenbefestigungsfläche der flexiblen Leiterplatine angebracht ist, kann ein Befestigungsbereich sein, an dem das bipolarseitige zweite Magneterkennungselement und das multipolarseitige Magneterkennungselement angebracht sind.
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Der Vorgang des Positionierens des Magneterkennungselementes wird vereinfacht, da jedes Magneterkennungselement durch Befestigen des Befestigungsbereichs der flexiblen Leiterplatine an der ersten und zweiten Platinenbefestigungsbasis positioniert wird.
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In diesem Fall werden die erste und die zweite Platinenbefestigungsbasis vorzugsweise durch Schrauben oder Ähnliches an der ringförmigen Stirnfläche befestigt, um so eine Bewegung in Umfangsrichtung über eine vorgegebene Distanz zu ermöglichen. Dadurch kann die Position der Platinenbefestigungsbasis in Umfangsrichtung auf der Basis des Erkennungssignals jedes Magneterkennungselementes angepasst werden, nachdem der Befestigungsbereich des Magneterkennungselementes der flexiblen Leiterplatine vorübergehend an jeder Platinenbefestigungsbasis befestigt worden ist, und die Platinenbefestigungsbasis kann durch ein Haft- bzw. Klebemittel oder Ähnliches in einer Position an der Basisplatte befestigt werden, in der ein geeignetes Erkennungssignal erhalten werden kann. Der Arbeitsschritt des Anpassens der Befestigungsposition jedes Magneterkennungselementes wird dadurch einfach gemacht. Auch ist es in diesem Fall wünschenswert, dass sich die flexible Leiterplatine in einem entspannten Zustand über jede Platinenbefestigungsbasis erstreckt. Da keine unnötige Kraft auf die flexible Leiterplatine ausgeübt wird, wenn die Befestigungsposition des Magneterkennungselementes angepasst wird, kann die Position des Magneterkennungselementes auf einfache Weise angepasst werden, ohne die flexible Leiterplatine zu beschädigen.
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Um die im Erkennungssignal des Magneterkennungselements enthaltene Rauschkomponente zu entfernen, sind vorzugsweise mehrere Paare Magneterkennungselemente in Bezug auf den bipolaren Magneten und den multipolaren Magneten angeordnet. Wenn zwei Paare von Magneterkennungselementen angeordnet sind, sind ein bipolarseitiges drittes Magneterkennungselement, das benutzt wird, um ein Erkennungssignal zu erhalten, das in Phase oder in entgegengesetzter Phase mit dem bipolarseitigen ersten Magneterkennungselement ist, und ein bipolarseitiges viertes Magneterkennungselement, um bei der Rotation des bipolaren Magneten ein Erkennungssignal zu erhalten, das in Phase oder in entgegengesetzter Phase mit dem bipolarseitigen zweiten Magneterkennungselement ist, angeordnet. Auf die gleiche Weise sind ein multipolarseitiges drittes Magneterkennungselement um ein Erkennungssignal zu erhalten, das in Phase oder in entgegengesetzter Phase mit dem multipolarseitigen ersten Magneterkennungselement ist, und ein multipolarseitiges viertes Magneterkennungselement, um bei der Rotation des multipolaren Magneten ein Erkennungssignal zu erhalten, das in Phase oder entgegengesetzter Phase mit dem multipolarseitigen zweiten Magneterkennungselement ist, angeordnet.
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In diesem Fall können zusätzlich zu der ersten und zweiten Platinenbefestigungsbasis eine dritte Platinenbefestigungsbasis und eine vierte Platinenbefestigungsbasis auf dem Platinenhaltebereich vorgesehen sein, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Platinenbefestigungsbasis in 90°-Winkelintervallen so angebracht sein können, dass sie auf dem gleichen Kreis angeordnet sind, und dritte und vierte Platinenbefestigungsflächen, die rechtwinklig zur ringförmigen Stirnfläche dem Mittelpunkt des gleichen Kreises zugewandt sind, können auf der dritten und vierten Platinenbefestigungsbasis ausgebildet sein.
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Bei diesem Aufbau ist jeweils ein Bereich der Rückseite der flexiblen Leiterplatine an der ersten, zweiten, dritten und vierten Platinenbefestigungsfläche befestigt. Die Fläche des Bereiches, der an der dritten Platinenbefestigungsfläche der flexiblen Leiterplatine befestigt ist, ist ein Befestigungsbereich, an dem das bipolarseitige dritte Magneterkennungselement und das multipolarseitige dritte Magneterkennungselement angebracht sind, und die Fläche des Bereiches, der an der vierten Platinenbefestigungsfläche der flexiblen Leiterplatine befestigt ist, ist ein Befestigungsbereich, an dem das bipolarseitige vierte Magneterkennungselement und das multipolarseitige vierte Magneterkennungselement angebracht sind.
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Wenn eine bogenförmige Anschlussplatine, die sich über einen vorgegebenen Winkelbereich um das Zentrum der Basisplatte erstreckt, auf der Außenseite der ringförmigen Stirnfläche der Basisplatte vorgesehen ist, kann der magnetische Absolut-Kodierer gemäß der vorliegenden Erfindung einen herausstehenden Platinenbereich zum Verbinden der Drähte haben, der an einem Rand der flexiblen Leiterplatine ausgebildet ist, und der über eine vorgegebene Breite von dem Rand heraussteht; und der herausstehende Bereich kann vom Rand zurückgefaltet, zur Außenseite der radialen Richtung der Basisplatte verlängert und mit der Verbindungsplatine verbunden sein. In diesem Fall ist der herausstehende Bereich vorzugsweise ein Bereich mit einer geringen Steifigkeit außerhalb der Ebene, der im Vergleich zu anderen Bereichen der flexiblen Leiterplatine einfach zurückgefaltet werden kann. Um eine Verringerung der Haltbarkeit aufgrund des Zurückfaltens zu vermeiden, ist vorzugsweise im Basisbereich des herausstehenden Bereiches eine Verstärkungsschicht vorgesehen.
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Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Motor mit einem Kodierer. Der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
eine Motorrotationswelle;
einen Motor, der an der Motorrotationswelle angebracht ist;
einen Motorstator, der in einem Zustand angeordnet ist, in dem er den Motor umgibt;
eine elektromagnetische Bremse, zum Hemmen der Rotation der Motorrotationswelle, wobei die elektromagnetische Bremse an einer Stelle neben der Rückseite des Motorrotors der Motorrotationswelle angeordnet ist; und
einen magnetischen Absolut-Kodierer zum Erkennen einer Rotationsposition der Motorrotationswelle, wobei der magnetische Absolut-Kodierer an einer Stelle neben der Rückseite der elektromagnetischen Bremse der Motorrotationswelle angeordnet ist, wobei
der magnetische Absolut-Kodierer, der den zuvor beschriebenen Aufbau hat, als magnetischer Absolut-Kodierer verwendet wird.
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Die Motorrotationswelle ist durch ein vorderes Lager und ein hinteres Lager an Stellen am vorderen und hinteren Bereich der Motorrotationswelle durch ein zylindrisches Motorgehäuse abgestützt. In diesem Fall ist es wünschenswert, das hintere Lager an einer Stelle zwischen der elektromagnetischen Bremse der Motorrotationswelle und dem magnetischen Absolut-Kodierer anzuordnen und die Basisplatte des magnetischen Absolut-Kodierers als einen Lagerdeckel zu benutzen, der von der Rückseite der Mittelachsenlinie bis zum hintere Lager im Kontakt ist. Auf diese Weise ermöglicht es die zusätzliche Verwendung der Basisplatte als Lagerdeckel, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und es ist vorteilhaft, um den Motor kleiner, kompakter und kostengünstiger zu machen.
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Ergebnis der Erfindung
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In einem magnetischen Absolutwert-Kodierer gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere Paare von Magneterkennungselementen auf einer einzigen flexiblen Leiterplatine angebracht und ein Leiterbild, das aus jedem Magneterkennungselement hinausführt, ist auf die flexible Leiterplatine aufgedruckt. Die flexible Leiterplatine wird durch einen Platinenhaltebereich in einem Zustand gehalten, in dem die flexible Leiterplatine in einen gekrümmten Zustand gebogen ist, und jedes Magneterkennungselement ist in Bezug auf den bipolaren Magneten und den multipolaren Magneten positioniert. Das Befestigen und Verdrahten des Magneterkennungselementes kann im Vergleich zum separaten Durchführen der Schritte des Anordnens und des Herausführens von Leitungsdrähten zu mehreren Magneterkennungselementen und des Positionierens jedes Magneterkennungselements einfach in kurzer Zeit durchgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1(a) und (b) sind eine Längsschnittansicht, die einen Motor zeigt, der einen magnetischen Absolut-Kodierer hat, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und eine Rückansicht, welche die rückseitige Stirnfläche davon zeigt;
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2 ist eine seitliche Querschnittansicht, die einen Bereich zeigt, der in 1(a) durch die Linie II-II geschnitten wird;
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3 ist eine schematische Ansicht eines mechanischen Bereiches des magnetischen Absolut-Kodierers;
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4(a) ist eine Frontansicht, die den Plattenhalteaufbau (Plattenhaltebereich) und die flexible gedruckte Leiterplatte zeigt, und (b) ist eine Querschnittansicht davon;
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5 ist eine Aufbauansicht, welche die flexible Leiterplatine in einem Zustand zeigt, in dem sie auf einer flachen Fläche ausgelegt ist; und
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6 ist ein beschreibendes Diagramm, das den geschichteten Aufbau jedes Bereiches der flexiblen Leiterplatine zeigt.
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Beste Art, die Erfindung auszuführen
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Ein Motor, der einen magnetischen Absolut-Kodierer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen geschrieben.
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1(a) und 1(b) sind jeweils eine Längsschnittansicht, die einen Motor zeigt, der einen magnetischen Absolut-Kodierer enthält, in dem die vorliegende Erfindung benutzt worden ist, und eine Endansicht, welche die hintere Stirnfläche davon zeigt. 2 ist eine seitliche Querschnittansicht, die einen Bereich zeigt, der in der 1(a) durch die Linie II-II geschnitten wird.
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Der Motor 1 weist einen zylindrischen Motorgehäuseaufbau 2 auf, und der vordere Endbereich des Motorgehäuseaufbaus 2 ist ein Befestigungsflansch 3 mit einem großen Durchmesser, wie in den 1(a) und 1(b) gezeigt. Eine hohle Motorrotationswelle 4 ist innerhalb des Motorgehäuseaufbaus 2 so angeordnet, dass sie sich durch sein Zentrum erstreckt. Die Motorrotationswelle 4 wird an in Richtung der Motorzentralachse 1a vorderen und hinteren Stellen von dem Motorgehäuseaufbau 2 durch das vordere Lager 5 und das hintere Lager 6 rotierbar abgestützt.
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Ein Motorrotor 7 ist an einer Stelle neben der Rückseite des vorderen Lagers 5 an der Motorrotationswelle 4 befestigt, und ein Motorstator 8 ist auf Seiten des Motorgehäuseaufbaus 2 so am Aufbau angebracht, dass er den Motorrotor 7 konzentrisch umschließt. Eine elektromagnetische Bremse 9 ist an einer Stelle auf der Rückseite des Motorrotors 7 der Motorrotationswelle 4 angeordnet.
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Die elektromagnetische Bremse 9 ist z. B. vom Nicht-Anregungs-Aktivierungstyp, bei dem die Bremskraft durch eine (nicht gezeigte) Federkraft auf die Motorrotationswelle 4 aufgebracht wird, wenn die Bremse in einem nicht angeregten Zustand ist. Wenn die Bremse in einem angeregten Zustand ist, wirkt der Federkraft eine elektromagnetische Kraft entgegen und die Bremskraft auf die Motorrotationswelle 4 wird gelöst. Die elektromagnetische Bremse 9 weist einen Elektromagneten 12 auf, und der Elektromagnet 12 hat ein ringförmiges Joch 10, das an dem Motorgehäuseaufbau 2 befestigt ist, und eine elektromagnetische Spule 11, die innerhalb des ringförmigen Jochs angeordnet ist. Das hintere Lager 6 ist konzentrisch an der inneren Umfangsfläche des Jochs 10 befestigt und der hintere Bereich der Motorrotationswelle 4 wird durch das hintere Lager 6 rotierbar abgestützt.
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Der magnetische Absolut-Kodierer 20 ist an einer Stelle neben der Rückseite des Jochs 10 auf der Motorwelle 4 angeordnet. Das hintere Ende des Motorgehäuseaufbaus 2 wird durch eine scheibenförmige Kodiererabdeckung 17 verschlossen und abgedichtet. In der Kodiererabdeckung 17 ist eine zentrale Öffnung 17a ausgebildet, die in Verbindung mit dem hohlen Bereich der Motorrotationswelle 4 steht. Ein Motorverbinder 18 und ein Kodiererverbinder 19 sind entlang der Umfangsrichtung nebeneinander an einer Stelle des äußeren Umfangs der Kodiererabdeckung 17 angebracht.
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Magnetischer Absolut-Kodierer
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3 ist eine schematische Ansicht eines mechanischen Bereiches des magnetischen Absolut-Kodierers 20. Der magnetische Absolut-Kodierer 20 ist aus zwei Sätzen magnetischer Kodierer zusammengesetzt, von denen einer ein multipolarer magnetischer Kodierer 21 und der andere ein bipolarer magnetischer Kodierer 22 ist. Der multipolare magnetische Kodierer 21 weist einen multipolaren Ringmagneten 30 und mehrere Magneterkennungselemente auf, die im vorliegenden Beispiel vier Hall-Elemente 31 bis 34 sind. Der multipolare Ringmagnet 30 ist auf seiner kreisförmigen Außenumfangsfläche multipolar magnetisiert und hat zwei oder mehr Paare magnetischer Pole, die auf ihm in gleichwinkligen Abständen entlang der Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Die Positionen, an denen die Hall-Elemente angeordnet sind, sind so ausgewählt, dass von den Hall-Elementen 31 (M1) und 33 (M2) ein A-Phasen-Erkennungssignal erhalten wird, und von den Hall-Elementen 32 (M3), 34 (M4) ein B-Phasen-Erkennungssignal, das sich um 90° von der A-Phase unterscheidet, erhalten wird. Das vorgegebene Winkelintervall ist im vorliegenden Beispiel ungefähr 90°.
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Der bipolare Magnet-Kodierer 22 weist einen bipolaren Ringmagneten 40 und mehrere Magneterkennungselemente auf, die im vorliegenden Beispiel vier Hall-Elemente 41 bis 44 sind. Der bipolare Ringmagnet 40 ist auf seiner kreisförmigen äußeren Umfangsfläche bipolar magnetisiert und auf ihm ist ein Paar magnetischer Pole ausgebildet. Die Hall-Elemente 41 bis 44 sind in 90°-Winkelintervallen entlang der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche des bipolaren Ringmagneten 40 angeordnet, und ein A-Phasen-Erkennungssignal und entgegengesetzte Phasen-Erkennungssignale werden von den Hall-Elementen 41 (T1), 43 (T3) erhalten, und B-Phasen-Erkennungssignale und entgegengesetzte Phasen-Erkennungssignale werden von den Hall-Elementen 42 (T2), 44 (T4) erhalten.
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Die Erkennungssignale jedes der Hall-Elemente 31 bis 34, 41 bis 44 werden durch einen Verbindungsbereich, der auf einer IF-Leiterplatte 23 angebracht ist, kombiniert; das multipolare A-Phasen-Signal MA, das multipolare B-Phasen-Signal MB, das bipolare A-Phasen-Signal TA und das bipolare B-Phasen-Signal TB werden erzeugt; die Signale werden in eine (nicht gezeigte) arithmetische Schaltung zur Verarbeitung der Signale eingegeben und die absolute Rotationsposition der Motorrotationswelle 4 innerhalb einer einzelnen Rotation und die Anzahl der Rotationen der Motorrotationswelle 4 von der Ausgangsposition werden durch die arithmetische Schaltung berechnet.
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Der mechanische Bereich des magnetischen Absolut-Kodierers 20 dieses Aufbaus wird im Detail beschrieben. Zunächst weist der mechanische Bereich des magnetischen Absolut-Kodierers 20 eine ringförmige Nabe 24 auf, die konzentrisch an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Endbereichs der Motorrotationswelle befestigt ist, und der multipolare Ringmagnet 30 und der bipolare Ringmagnet 40 sind koaxial an der ringförmigen äußeren Umfangsfläche der Nabe 24 in benachbarten Positionen befestigt.
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Der Platinenhalteaufbau 50 ist in einem Zustand angeordnet, in dem er die Ringmagnete 30, 40 umschließt. Eine flexible Leiterplatine 60, die eine konstante Breite hat, wird durch den Platinenhalteaufbau 50 in einem gebogenen, gekrümmten Zustand gehalten, in dem sie den multipolaren Ringmagnet 30 und den bipolaren Ringmagnet 40 umschließt. Die multipolaren Hall-Elemente 31 bis 34 und die bipolaren Hall-Elemente 41 bis 44 sind auf der flexiblen Leiterplatine 60 angebracht. Auch ein Leiterbild, das von jedem Hall-Element ausgeht, ist darauf gedruckt. Eine bogeförmige IF-Leiterplatte 23 mit konstanter Breite, die in einen vorgegebenen Winkel gestreckt ist, ist außerhalb des Platinenhalteaufbaus 50 angeordnet, wie in den 1, 2 zu sehen.
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Platinenhalteaufbau
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4(a) ist eine Frontansicht, die den Platinenhalteaufbau 50 (Leiterplatinenhaltebereich) und die flexible Leiterplatine 60 zeigt, und 4(b) ist eine Querschnittansicht davon. Wie in den Zeichnungen gezeigt, weist der Platinenhalteaufbau 50 eine ringförmige Basisplatte 55 mit konstanter Breite und vier erste bis vierte Platinenbefestigungsbasen 51 bis 54 mit der gleichen Form auf, die auf Seiten der Basisplatte 55 an ringförmigen Stirnflächen 56 befestigt sind. Die Basisplatte 55 hat mehrere Bolzenlöcher, die entlang ihrer Umfangsrichtung ausgebildet sind, und ist durch Befestigungsbolzen 15 am Joch 10 befestigt.
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Die Platinenbefestigungsbasen 51 bis 54 sind aus einer rechteckigen Metallplatte mit konstanter Dicke ausgebildet und sind vertikal zur ringförmigen Stirnfläche 56 der Basisplatte 55 entlang deren Umfangsrichtung in einem Winkelabstand von 90° angebracht. Die innere Fläche der Platinenbefestigungsbasen 51 bis 54, die dem Zentrum der Basisplatte 55 zugewandt sind, sind die Platinenbefestigungsflächen 51a bis 54a, und die flexible Leiterplatine 60, die in eine gekrümmten Form gebogen ist, ist daran befestigt.
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Die Platinenbefestigungsbasen 51 bis 54 können an jeweilige Platinenbefestigungsflächen 51a bis 54a geschraubt werden, so dass sie eine geringe Bewegung in der Tangentialrichtung eines einbeschriebenen Kreises 57 erlauben, und sind wenigstens teilweise mit einem Haft- bzw. Klebemittel an den ringförmigen Stirnflächen 56 fixiert.
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Im vorliegenden Beispiel ist der Stirnflächenbereich des inneren Umfangsrandbereiches der Basisplatte 55 des Platinenhalteaufbaus 50 im Kontakt mit der Stirnfläche eines äußeren Ringes 6a des hinteren Lagers 6, und die Basisplatte wirkt als eine Abdeckung des äußeren Ringes, wie in 1 zu sehen. Die dem äußeren Ring 6a gegenüberliegende Stirnfläche ist im Kontakt mit der Innenumfangsstirnfläche des Jochs 10. Der innere Ring 6b des hinteren Lagers 6 wird zwischen der Stirnfläche der Nabe 24 und einer abgestuften Fläche, die auf der Motorrotationswelle 4 ausgebildet ist, gehalten. Auf diese Weise ermöglicht es die zusätzliche Benutzung der Basisplatte 55 und der Nabe 24 als Lagerdeckel, die Anzahl der Komponenten zu verringern, und ist vorteilhaft, um die Abdeckung kleiner, kompakter und kostengünstiger zu machen.
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Flexible Leiterplatine, auf der Hall-Elemente befestigt werden
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Als Nächstes zeigt 5 eine Ansicht des Aufbaus, welche die flexible Leiterplatine 60 in einem Zustand zeigt, in dem sie auf einer flachen Fläche ausgelegt ist und durch den Platinenhalteaufbau 50 gehalten wird. Insgesamt weist die flexible Leiterplatine 60 einen dünnen und langen linearen Hauptplatinenkörperbereich 65 mit konstanter Breite und einen herausstehenden Bereich 66 auf, der in einen in Längsrichtung mittleren Bereich des Hauptplatinenkörperbereichs 65 mit einer konstanten Breite in Diagonalrichtung von einem Randbereich heraussteht. Die Spitze des herausstehenden Bereichs 66 ist ein Anschlussbereich 67 zum Verbinden mit der IF-Schaltungsplatine 23. Der Randbereich des Hauptplatinenkörperbereichs 65, mit dem der Basisbereich des herausstehenden Bereichs 66 verbunden wird, ist ein verstärkter Bereich, auf dem eine Verstärkungsschicht 68 mit konstanten Breite ausgebildet ist, die eine Länge hat, die den Basisbereich einschließt.
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Erste bis vierte Elementbefestigungsbereiche 61 bis 64 sind auf dem Hauptplatinenkörperbereich 65 an den beiden Enden und an zwei Stellen in im Wesentlichen gleichen Abständen zwischen den beiden Enden ausgebildet, und eine rechteckige Verstärkungsplatte 69 ist auf der Rückseite der ersten bis vierten Elementbefestigungsbereiche 61 bis 64 aufgeschichtet. Die Verstärkungsplatte 69 definiert die Adhäsionsfläche, an der die Platinenbefestigungsflächen 51a bis 54a der Platinenbefestigungsbasen 51 bis 54 befestigt werden, und stellt die Flachheit der Elementbefestigungsbereiche 61 bis 64 sicher. Ein Leiterbild, das aus vielen Verbindungen zusammengesetzt ist, ist auf den Hauptplatinenkörperbereich 65 und den herausstehenden Bereich 66 aufgedruckt.
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Ein multipolares Hall-Element 31 (M1) und ein bipolares Hall-Element 41 (T1) sind am ersten Elementbefestigungsbereich 61 befestigt, wobei sie in Richtung der Breite einen Abstand voneinander haben. Ein multipolares Hall-Element 32 (M3) und ein bipolares Hall-Element 42 (T2) sind auf dem zweiten Elementbefestigungsbereich 62 angebracht, ein multipolares Hall-Element 33 (M2) und ein bipolares Hall-Element 43 (T3) sind auf dem dritten Elementbefestigungsbereich 63 angebracht, und ein multipolares Hall-Element 34 (M4) und ein bipolares Hall-Element 44 (T4) sind auf dem vierten Befestigungselement 64 angebracht. Das erste bis vierte Elementbefestigungsbereich 61 bis 64 sind jeweils durch Schrauben und einen Haft- bzw. Klebstoff an der ersten bis vierten Platinenbefestigungsfläche 51a bis 54a des Platinenhalteaufbaus 50 angebracht.
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6 ist ein beschreibendes Diagramm, das den geschichteten Aufbau jedes Bereiches der flexiblen Leiterplatine 60 zeigt. Ein FPC-Bereich 65a zwischen den Elementbefestigungsbereichen 61 bis 64 des Hauptplatinenkörperbereichs 65 ist eine doppelseitiger flexibler Leiterplatinenbereich, Kupferfolie 60b ist auf beiden Seiten des Basisfilms 60a aufgeschichtet, eine Kupferbeschichtung 60c ist auf deren Oberflächen aufgebracht, und eine Abdeckschicht 60e ist zusätzlich mit Hilfe einer Haftschicht 60d aufgeschichtet. Die Verstärkungsplatte 69 ist mit Hilfe einer Haft- bzw. Klebeschicht 60b auf der entgegengesetzten Seite der Elementbefestigungsbereiche 61 bis 64 angebracht.
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Im Gegensatz dazu ist der herausstehende Bereich 66 so ausgebildet, dass er eine einseitige Leiterstruktur mit einem Leiterbild, das nur auf der Oberfläche ausgebildet ist, hat, und leicht zurückgefaltet werden kann, da er dünner als der Hauptplatinenkörperbereich 65 ist und in Richtung außerhalb der Ebene eine geringere Steifigkeit hat. Der Aufbau ist so, dass eine Verstärkungsplatte 60h mit einer Haftschicht 60g auf der Beobachtungsseite der Basisschicht 60a des Anschlussbereiches 67 an der Spitze des herausstehenden Bereiches 66 angebracht ist, die Kupferfolie 60b und die Kupferbeschichtung 60c auf die gegenüberliegende Seite der Basisschicht 60a aufgebracht sind, und eine Ni-Schicht 60i und eine Au-Schicht 60j auf die Oberfläche der Kupferbeschichtung 60c aufgebracht sind.
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Eine vorgegebene Verstärkungsschicht ist im Bereich der Verstärkungsschicht 68 ausgebildet, die auf dem Randbereich des Hauptplatinenkörpers 65, mit dem der Basisbereich des herausstehenden Bereiches 66 verbunden ist, ausgebildet ist, d. h. an einer Stelle auf der Beobachtungsseite der Basisschicht 60a.
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Die flexible Leiterplatine 60 dieses Aufbaus ist in eine gekrümmte Form gebogen, so dass ihre Oberfläche nach innen weist, und sie ist an den Platinenbefestigungsflächen 51a bis 54a befestigt, wie in 4 zu sehen. Der Bereich zwischen den Platinenbefestigungsflächen 51a, 52a, der Bereich zwischen den Platinenbefestigungsflächen 52a, 53a und der Bereich zwischen den Platinenbefestigungsflächen 53a, 54a sind in einem Zustand aufgespannt, der sich (in einem entspannten bzw. durchhängenden Zustand) nach außen erstreckt. Die flexible Leiterplatine 60 ist so angeordnet, dass sie in die Stelle innerhalb des äußeren Durchmessers der Basisplatte 55 passt, so dass die flexible Leiterplatine 60 nicht mit dem Bereich am äußeren Umfang interferiert.
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Beim Positionieren der Hall-Elemente wird die flexible Leiterplatine 60 an dem Platinenhalteaufbau 50 angebracht und befestigt, so dass sie den multipolaren und bipolaren Ringmagneten 30, 40, die an der Motorwelle 4 angebracht sind, gegenüberliegt. Der herausstehende Bereich 66 der flexiblen Leiterplatine 60 wird um den Basisbereich zurück gefaltet, so dass er im Wesentlichen rechtwinklig ist, und der Endbereich 67 seiner Spitze ist mit dem Verbindungsbereich der IF-Leiterplatte 23, die am äußeren Umfang positioniert ist, verbunden.
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Die Positionen der multipolarseitigen ersten bis vierten Hall-Elemente 31 bis 34 werden in diesem Zustand auf der Basis ihrer Erkennungssignale angepasst. Mit anderen Worten, jede Platinenbefestigungsbasis 51 bis 54 wird so bewegt, dass ein geeignetes Erkennungssignal erhalten werden kann.
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Im ersten bis vierten Elementbefestigungsbereich 61 bis 64 der flexiblen Leiterplatine 60 sind die multipolarseitigen Hall-Elemente und die bipolarseitigen Hall-Elemente so befestigt, dass sie in an Positionen mit einer vorgegebenen Beziehung angeordnet sind. Daher wird das Positionieren der bipolarseitigen Hall-Elemente 41 bis 44 gleichzeitig durch das Positionieren der multipolarseitigen Hall-Elemente 31 bis 34 solange durchgeführt, bis der multipolarseitige Ringmagnet 30 und der bipolarseitige Ringmagnet 40 mit guter Präzision an der Motorrotationswelle 4 angebracht sind. Daher wird der Schritt des Positionierens der Hall-Elemente einfach gemacht. Nach dem Positionieren wird jede Platinenbefestigungsbasis durch ein Haft- bzw. Klebemittel an der Position, auf die sie eingestellt worden ist, fixiert.
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Die Arbeitsschritte des Verdrahtens zum Verbinden mehrerer Verbindungsdrähte mit der gedruckten Leiterplatine, auf der das Hall-Element befestigt ist, und des Herausführens der Verbindungsdrähte zur IF-Verdrahtungsplatte 23 sind unnötig, da die Verdrahtungsmuster jedes Hall-Elementes auf die flexible Leiterplatine 60 gedruckt werden, auf der auch die Hall-Elemente befestigt sind.
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Auch wird die Wartung und Inspektion vereinfacht, da der Platinenhalteaufbau, durch den die flexible Leiterplatine 60 gehalten wird, einfach entfernt werden kann. Der Schritt des Ersetzens der flexiblen Leiterplatine 60, auf der die Hall-Elemente befestigt sind, kann auch auf einfache Weise in einem Zustand durchgeführt werden, in dem der Platinenhalteaufbau 50 entfernt worden ist.
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Da der herausstehende Bereich 66 der flexiblen Leiterplatine 60 einfach in eine Position außerhalb der Ebene zurückgefaltet werden kann, können die Arbeitsschritte des Zurückfaltens dieses Bereiches und des Verbindens mit der IF-Leiterplatte 23, die in radialer Richtung außen angeordnet ist, auf einfache Weise durchgeführt werden. Eine Verstärkungsschicht 68 mit einer konstanten Breite ist auf dem Randbereich des Hauptplatinenkörperbereichs 65, mit dem der Basisbereich des herausstehenden Bereichs 66 verbunden ist, ausgebildet. Daher können Verbindungsunterbrechungen und andere Defekte verhindert werden, da der Randbereich nicht beschädigt wird, selbst wenn aufgrund des Zurückfaltens des herausstehenden Bereiches 66 eine übermäßige Kraft auf den Randbereich wirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 06-10813 [0003]
- WO 2008/136053 [0003]
