DE112015006600T5 - Resolver, sich drehende elektrische maschine und aufzugshubmaschine - Google Patents

Abstract

In einem Resolver umfasst ein Erfassungsstator-Kern eine erste Erfassungswicklungsgruppe, eine zweite Erfassungswicklungsgruppe und eine Vielzahl von Anregungswicklungen. Die erste Erfassungswicklungsgruppe umfasst eine Vielzahl von ersten Wicklungen als Erfassungswicklungen. Die zweite Erfassungswicklungsgruppe umfasst, als Erfassungswicklungen, eine Vielzahl von zweiten Wicklungen, die sich von den ersten Wicklungen in der Phase der Erfassungsspannung unterscheiden. Die Anregungswicklungen sind jeweils um einen Zahn der Zähne des Erfassungsstator-Kerns gewickelt. Jede erste Wicklung und jede zweite Wicklung sind um Zähne gewickelt, die sich voneinander unterscheiden, ohne dass sie um den gleichen Zahn gewickelt sind. Die Erfassungswicklung und die Anregungswicklung, die um den gleichen Zahn gewickelt sind, sind so angeordnet, dass sie in einer radialen Richtung voneinander getrennt sind.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Resolver bzw. einen Drehmelder einschließlich eines Erfassungsstators und eines Erfassungsrotors, der sich relativ zum Erfassungsstator dreht, eine sich drehende elektrische Maschine einschließlich eines Resolvers und eine Aufzugshubmaschine einschließlich eines Resolvers.
• Technologischer Hintergrund
• Bisher war ein Resolver bekannt, bei dem eine Anregungswicklung und eine Sinusphasen-Ausgangswicklung und eine Kosinusphasen-Ausgangswicklung, die sich in der elektrische Winkelphase der Ausgangsspannung um 90° unterscheiden, um jeden der Zähne eines Statorkerns gewickelt sind und die Anregungswicklung, die Sinusphasen-Ausgangswicklung und die Kosinusphasen-Ausgangswicklung an bzw. auf dem gleichen Zahn angeordnet sind, so dass die Anregungswicklung von der Sinusphasen-Ausgangswicklung und der Kosinusphasen-Ausgangswicklung in einer Richtung, in welcher der Zahn vorsteht, durch eine Partitions- bzw. Trennwand eines Isolierglieds getrennt ist (siehe z.B. Patentliteratur 1).
• Zitatsliste
• Patentliteratur
• [PTL 1] JP 2012-163359 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• In dem Resolver des Stands der Technik, der in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, sind die Sinusphasen-Ausgangswicklung und Kosinusphasen-Ausgangswicklung jedoch auf eine solche Weise gewickelt, dass sich der äußerer Rand der einen mit der anderen überlappt, was leicht zu einer zufälligen Abwicklung der äußeren Ausgangswicklung und einem Fehler bei der Erfassung des Ausgangswicklungswinkels („output winding angle“) führt. Die Patentliteratur 1 umfasst auch eine Beschreibung einer anderen Anordnung, bei der die Sinusphasen-Ausgangswicklung und die Kosinusphasen-Ausgangswicklung in der Richtung voneinander getrennt sind, in welcher der Zahn vorsteht. In diesem Fall sind die Sinusphasen-Ausgangswicklung, die Kosinusphasen-Ausgangswicklung und die Anregungswicklung auch in der Richtung nebeneinander angeordnet, in welcher der Zahn vorsteht, und, sofern die Länge des Zahns angepasst ist, die resultierende Dünne der Trennwände des Isolierglieds führt leicht zu einer zufälligen Abwicklung der Wicklungen aufgrund einer Verformung der Trennwände. Die Breite jeder Wicklung in der Richtung, in welcher der Zahn vorsteht, kann verringert werden, um sicherzustellen, dass die Trennwände des Isolierglieds ausreichend dick sind, aber die Wicklungen neigen dennoch zu einer zufälligen Abwicklung, da die Dicke bzw. Stärke jeder Wicklung in der Umfangsrichtung in diesem Fall dicker ist.
• Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Resolver, eine sich drehende elektrische Maschine und eine Aufzugshubmaschine vorzusehen, die eine Erhöhung bzw. Vergrößerung eines Winkelerfassungsfehlers verhindern können.
• Lösung des Problems
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Resolver vorgesehen, der umfasst: einen Erfassungsstator; und einen Erfassungsrotor, der relativ zum Erfassungsstator drehbar ist, wobei der Erfassungsrotor eine Vielzahl von Einzelpolen umfasst, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, und der so angeordnet ist, dass jeder Einzelpol der Vielzahl von Einzelpolen dem Erfassungsstator in einer radialen Richtung zugewandt ist, wobei der Erfassungsstator einen Erfassungsstatorkern umfasst, und eine erste Erfassungswicklungsgruppe, eine zweite Erfassungswicklungsgruppe und eine Vielzahl von Anregungswicklungen, die dem Erfassungsstatorkern bereitgestellt werden, wobei der Erfassungsstatorkern eine Vielzahl von Zähnen umfasst, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die erste Erfassungswicklungsgruppe eine Vielzahl von ersten Wicklungen als Erfassungswicklungen umfasst, wobei die zweite Erfassungswicklungsgruppe als Erfassungswicklungen eine Vielzahl von zweiten Wicklungen umfasst, die sich von der Vielzahl von ersten Wicklungen in einer Phase einer Erfassungsspannung unterscheiden, wobei jede der Vielzahl von Anregungswicklungen um jeden Zahn der Vielzahl von Zähnen gewickelt ist, wobei jede erste Wicklung der Vielzahl von ersten Wicklungen und jede zweite Wicklung der Vielzahl von zweiten Wicklungen um unterschiedliche Zähne der Vielzahl von Zähnen gewickelt sind, ohne um den gleichen Zahn gewickelt zu sein, wobei jeder der Erfassungswicklungen und jede Anregungswicklung der Vielzahl von Anregungswicklungen, die um den gleichen Zahn gewickelt ist, so angeordnet sind, dass sie in der radialen Richtung voneinander getrennt sind.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Gemäß dem Resolver, der sich drehenden elektrischen Maschine und der Aufzugshubmaschine der vorliegenden Erfindung sind jede erste Wicklung und jede zweite Wicklung um sich unterscheidende Zähne gewickelt, ohne um den gleichen Zahn gewickelt zu sein, und die Anregungswicklung und die Erfassungswicklung, die um den gleichen Zahn gewickelt sind, sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators voneinander getrennt sind. Die Anregungswicklungen, die ersten Wicklungen und die zweiten Wicklungen können so daran gehindert werden, in einer unerwünschten Weise gewickelt zu sein, in welcher sich der äußere Rand eines Wicklungstyps mit einem anderen Wicklungstyp überlappt. Außerdem kann das Bedürfnis, die Dicke jedes Wicklungstyps in der Umfangsrichtung des Erfassungsstators zu vergrößern, eliminiert werden, indem es vermieden wird, alle Wicklungstypen, d.h., die Anregungswicklungen, die ersten Wicklungen und die zweiten Wicklungen, um den gleicher Zahn zu wickeln.
• Dies kann die Chance verringern, dass leitende Drähte der Anregungswicklungen, der ersten Wicklungen und der zweiten Wicklungen auf eine fehlausgerichtete Weise um Zähne gewickelt werden, und kann einen Winkelerfassungsfehler des Resolvers daran hindern, sich zu vergrößern.
• Figurenliste
• 1 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines Resolvers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• 2 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer ersten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 1 gewickelt sind, der die Zahnziffer „5“ trägt.
• 3 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer ersten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 1 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „7“ trägt.
• 4 stellt ein schematisches Diagramm dar, um nebeneinander die Anregungswicklung und eine maximal breite Wicklung der 2, die um den gleichen Zahn gewickelt sind, und die Anregungswicklung und eine nicht maximal breite Wicklung der 3 zu veranschaulichen, die um den gleichen Zahn gewickelt sind.
• 5 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer magnetischen Flussdichteverteilung eines magnetischen Flusses dar, der sich um jeden Zahn der Zähne der 1 ausbildet.
• 6 stellt einen Graphen dar, um ein Verhältnis zwischen den radialen Positionen der maximal breiten Wicklung und der nicht maximal breiten Wicklung der 4 zu zeigen und um die Verkettung bzw. Verbindung („interlinkage“) von magnetischen Flussdichten pro Anzahl von Windungen der maximal breiten Wicklung und der nicht maximal breiten Wicklung zu zeigen.
• 7 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen eines Verhältnisses zwischen der radialen Wicklungsbreite und einer radialen Position der maximal breiten Wicklung der 4 und der radialen Wicklungsbreite und einer radialen Position der nicht maximal breiten Wicklung der 4 dar.
• 8 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen eine Zustands dar, in welchem die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung der 7 mit der Mittelposition der maximal breiten Wicklung der 7 in der radialen Richtung eines Erfassungsstators übereinstimmt bzw. dazu passt.
• 9 stellt einen Graphen dar, um das Verhältnis der Größe einer Fehlausrichtung zwischen den Mittelpositionen der maximal breiten Wicklung und der nicht maximal breiten Wicklung der 7 zu einem Winkelerfassungsfehler des Resolvers zu zeigen.
• 10 stellt einen Graphen zum Vergleichen von Verhältnissen zwischen dem Winkelerfassungsfehler und dem Rotationswinkel dar, die beobachtet werden, wenn die Größe einer Fehlausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung und der nicht maximal breiten Wicklung der 7 einen besonderen Wert aufweist, der nicht 0 ist, und wenn die Größe der Fehlerausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung und der nicht maximal breiten Wicklung der 7 Null ist.
• 11 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels des Resolvers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• 12 stellt eine Tabelle zum Zeigen von Kombinationen der Anzahl von Zähnen, der Anzahl von Einzelpolen und der Ordnung von Anregungswicklungen in einem Beispiel 1-1 bis zu einem Beispiel 1-5 der vorliegenden Erfindung dar.
• 13 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines Resolvers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• 14 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer maximal breiten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 13 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „5“ trägt.
• 15 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer nicht maximal breiten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 13 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „7“ trägt.
• 16 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines Resolvers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• 17 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer maximal breiten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 16 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „1“ trägt.
• 18 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen einer Anregungswicklung und einer nicht maximal breiten Wicklung dar, die um einen der Zähne der 16 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „3“ trägt.
• 19 stellt eine vertikale Schnittansicht zum Veranschaulichen einer sich drehenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• 20 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie XX-XX der 19 dar.
• 21 stellt eine vertikale Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Aufzugshubmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Nun werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
• Erste Ausführungsform
• 1 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines Resolver gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Resolver 1 umfasst einen Erfassungsstator 2 und einen Erfassungsrotor 3, der einen magnetischen Körper darstellt, der relativ zum Erfassungsstator 2 drehbar ist. Der Resolver 1, der in diesem Beispiel verwendet wird, ist ein Außenrotor-Resolver, bei dem der Erfassungsstator 2 in einer radialen Richtung an der Innenseite des ringförmigen Erfassungsrotors 3 angeordnet ist.
• Der Erfassungsstator 2 umfasst einen Erfassungsstator-Kern 21, der einen magnetischen Körper darstellt, eine erste Erfassungswicklungsgruppe 23, eine zweite Erfassungswicklungsgruppe 24 und eine Vielzahl von Anregungswicklungen 22, die auf dem Erfassungsstator-Kern 21 vorgesehen sind, sowie einen Isolator (nicht gezeigt), der einen nicht-magnetischen Körper darstellt, der zwischen sowohl der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23, der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 als auch den Anregungswicklungen 22 und dem Erfassungsstator-Kern 21 angeordnet ist. Der Isolierungszustand zwischen sowohl der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23, der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 und als auch den Anregungswicklungen 22 und dem Erfassungsstator-Kern 21 wird durch den Isolator und durch eine Isolationsbeschichtung aus leitenden Drähten sichergestellt, die in den Wicklungen inkludiert sind.
• Der Erfassungsstator-Kern 21 umfasst einen Kernrücken 26, der eine Ringform aufweist, und eine Vielzahl von Zähnen 27, die in einer Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 nebeneinander angeordnet sind und die aus dem Kernrücken 26 nach außen in einer radialen Richtung des Kernrückens 26 in Richtung des Erfassungsrotors 3 vorstehen. In diesem Beispiel sind dreißig Zähne 27 in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 gleich beabstandet. Ein Schlitz bzw. eine Nut 28, die eine Vertiefung darstellt, die zum Erfassungsrotor 3 hin offen ist, ist zwischen einem Zahn 27 und einem anderen Zahn 27 ausgebildet. In 1 werden aus Bequemlichkeit Ziffern (Ziffern sind jeweils von einem quadratischen Rahmen umrahmt) kontinuierlich in der Umfangsrichtung den jeweiligen Zähnen 27 als Zahnziffern zugewiesen.
• Jede der Anregungswicklungen 22 ist um einen der Zähne 27 gewickelt. Die Anregungswicklungen 22 sind elektrisch in Serie miteinander verbunden.
• Die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 weist eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 als Erfassungswicklungen auf. Die ersten Wicklungen 231 sind elektrisch in Serie miteinander verbunden. Dies macht die ersten Wicklungen 231 zu Erfassungswicklungen, die alle die gleiche Phase haben. Die zweite Erfassungswicklungsgruppe 24 weist eine Vielzahl von zweiten Wicklungen 241 als Erfassungswicklungen auf. Die zweiten Wicklungen 241 sind elektrisch in Serie miteinander verbunden. Dies macht die zweiten Wicklungen 241 zu Erfassungswicklungen, die alle die gleiche Phase haben.
• Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 sind Erfassungswicklungen, die sich in der elektrischen Winkelphase der Erfassungsspannung voneinander unterscheiden. In diesem Beispiel dienen die ersten Wicklungen 231 als COS-Phasen-Erfassungswicklungen und die zweiten Wicklungen 241 dienen als SIN-Phasen-Erfassungswicklungen. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 Wicklungen darstellen, die zum Erfassen von Phasen eingerichtet sind, die sich elektrisch um 90° voneinander unterscheiden.
• Jede der ersten Wicklungen 231 und jede der zweiten Wicklungen 241 ist um sich unterscheidende Zähne 27 gewickelt, ohne um den gleichen Zahn 27 gewickelt zu sein. Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 sind so auf dem Erfassungsstator-Kern 21 vorgesehen, dass es vermieden wird, Erfassungswicklungen der gleichen Phase in zwei Zähnen 27 vorzusehen, die in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 benachbart zueinander sind. In diesem Beispiel sind die ersten Wicklungen 231 um Zähne 27 gewickelt, die aus der Vielzahl von Zähnen 27 alle zwei Zähne 27 („every other tooth“) in der Umfangsrichtung ausgewählt sind, und die zweite Wicklung 241 ist um zumindest einen übrigen Zahn aus der Vielzahl von übrigen Zähnen 27 gewickelt, die nicht die Zähne 27 sind, die mit den ersten Wicklungen 231 bewickelt sind.
• Der Erfassungsrotor 3 umfasst eine Vielzahl von Einzelpolen 31, die in einer Umfangsrichtung des Erfassungsrotors 3 nebeneinander angeordnet sind. In diesem Beispiel sind zwanzig Einzelpole 31 in der Umfangsrichtung des Erfassungsrotors 3 gleich beabstandet. Der Erfassungsrotor 3 ist so angeordnet, dass er koaxial zum Erfassungsstator 2 ist, wobei die Einzelpole 31 einer äußeren Umfangsfläche des Erfassungsstators 2 in einer radialen Richtung zugewandt sind. Wenn sich der Erfassungsrotor 3 relativ zum Erfassungsstator 2 dreht, ändert sich die Pulsation einer Permeanz zwischen dem Erfassungsrotor 3 und dem Erfassungsstator 2 in einem Sinuswellenmuster durch die Anwesenheit der Einzelpole 31.
• Eine magnetomotorische Kraft wird in jeder Anregungswicklung 22 erzeugt, indem eine Wechselstromenergie an die Anregungswicklung 22 geliefert wird. Dies erzeugt einen magnetischen Fluss, der durch den Erfassungsrotor 3 und den Erfassungsstator-Kern 21 verläuft. Der magnetische Fluss verbindet bzw. verkettet die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241, wodurch Spannungen in den ersten Wicklungen 231 und in den zweiten Wicklungen 241 erzeugt werden. Die Permeanz zwischen dem Erfassungsrotor 3 und dem Erfassungsstator 2 ändert sich in einem Sinuswellenmuster basierend auf dem Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3, was bedeutet, dass der Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3 erfasst wird, indem eine Spannungsausgabe bzw. ein Spannungsausgang von den ersten Wicklungen 231 und ein Spannungsausgang bzw. einer Spannungsausgabe von den zweiten Wicklungen 241 gemessen wird.
• Leitende Drähte der Anregungswicklungen 22 sind um alle Zähne 27 mit der gleichen Anzahl von Windungen gewickelt, so dass die Wicklungsrichtungen auf den Zähnen 27, die benachbart zueinander sind, entgegengesetzt zueinander sind. Dies ergibt die gleiche Wicklungsbreite in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 (d.h., in einer Richtung, in welcher jeder Zahn 27 vorsteht), nämlich die gleiche radiale Wicklungsbreite für jede Anregungswicklung 22. Dies ergibt auch die gleiche Position in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2, nämlich die gleiche radiale Position für jede Anregungswicklung 22.
• Die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 ist eine Anpassungs- bzw. Einstellwicklungsgruppe einschließlich zwei Typen von ersten Wicklungen 231, die sich in der Wicklungsbreite in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 unterscheiden, nämlich in der radialen Wicklungsbreite. In der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 werden eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231, deren radiale Wicklungsbreite die größte von allen ersten Wicklungen 231 ist, als maximal breiten Wicklungen 231A bezeichnet, und eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 aus allen ersten Wicklungen 231, die kleiner als die maximal breiten Wicklungen 231A in einer radialen Wicklungsbreite sind, werden als nicht maximal breiten Wicklungen 231B bezeichnet. Ein leitender Draht von jeder maximal breiten Wicklung 231A weist eine Anzahl von Windungen auf, die größer als die eines leitenden Drahts von jeder nicht maximal breiten Wicklung 231B ist. Die maximal breiten Wicklungen 231A sind vorwärts gerichtete Wicklungen, die in einer Vorwärtsrichtung gewickelt sind, und die nicht maximal breiten Wicklungen 231B sind umgekehrt gerichtete Wicklungen, die in einer Richtung umgekehrt zur Wicklungsrichtung der vorwärts gerichteten Wicklungen gewickelt sind. Die ersten Wicklungen 231 werden in zwei Typen unterteilt, um einen Versatz („offset“) einzustellen.
• In der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 weist jede zweite Wicklung 241 andererseits die gleiche Wicklungsbreite in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 auf, nämlich die gleiche radiale Wicklungsbreite. Dies lässt die Anzahl von Windungen eines leitenden Drahts die gleiche bei jeder zweiten Wicklung 241 werden. Die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241 sind in diesem Beispiel um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „4“, „6“, „10“, „12“, „16“, „18“, „22“, „24“, „28“ und „30“ mit der gleichen Anzahl von Windungen gewickelt, die größer oder gleich 1 ist. In diesem Beispiel sind die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „6“, „12“, „18“, „24“ und „30“ gewickelt sind, in der gleichen Wicklungsrichtung wie die Wicklungsrichtung der leitenden Drähte der maximal breiten Wicklungen 231A gewickelt, und die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „4“, „10“, „16“, „22“ und „28“ gewickelt sind, sind in einer Wicklungsrichtung umgekehrt zur Wicklungsrichtung der leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241 gewickelt, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „6“, „12“, „18“, „24“ und „30“ gewickelt sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „6“, „12“, „18“, „24“ und „30“ gewickelt sind, vorwärts gerichtete Wicklungen sind und dass die zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „4“, „10“, „16“, „24“ und „28“ gewickelt sind, umgekehrt gerichtete Wicklungen in diesem Beispiel sind. Keine ersten Wicklungen 231 und keine zweiten Wicklungen 241 sind um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „2“, „8“, „14“, „20“ und „26“ gewickelt, um die Erfassungswicklungen in einem Sinuswellenmuster zu verteilen.
• In der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 sind die Gesamtanzahl von Windungen der maximal breiten Wicklungen 231A, die vorwärts gerichtete Wicklungen darstellen, und die Gesamtanzahl von Windungen der nicht maximal breiten Wicklungen 231B, die umgekehrt gerichtete Wicklungen darstellen, gleich zueinander. In der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 sind die Gesamtanzahl von Windungen der vorwärts gerichteten Wicklungen aus den zweiten Wicklungen 241 und die Gesamtanzahl von Windungen der umgekehrt gerichteten Wicklungen aus den zweiten Wicklungen 241 ebenfalls gleich zueinander.
• Die räumliche Verteilung der Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241, die somit um die Vielzahl von Zähnen 27 des Erfassungsstator-Kerns 21 gewickelt sind, ist als eine Funktion gegeben, die durch eine Sinuswelle ausgedrückt wird, die eine räumliche Ordnung („order“) hat, die in Relation zu einer Anzahl von Polen (d.h., einer Anzahl von Zähnen) 2M (wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) der Anregungswicklungen 22, die um die Zähne 27 des Erfassungsstator-Kerns 21 gewickelt sind, und der Anzahl N (wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) der Einzelpole 31 des Erfassungsrotors 3 (d.h., einem Multiplikationsfaktor N eines Winkels) bestimmt wird. Wenn die Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 auf den Zähnen 27 als w_cos,i bzw. w_sin,i (i ist gleich 1, 2...2M) angegeben wird und die maximale Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 pro Zahn 27 als w_max angegeben wird, werden die räumliche Verteilungen der Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 durch Formeln ausgedrückt, die unten angegeben sind. In Formel (1) bis Formel (6) wird das Doppelzeichen in der gleichen Ordnung angewendet, wie es ausgedrückt ist.
• [Math. 1] $$\begin{array}{lll}{w}_{\text{cos}i}\hfill & =\hfill & \frac{1}{2}\left[w_{\text{max}}\text{cos}\left(\frac{2\pi i}{2M}\left|M\pm N\right|\right)+w_{\text{max}}\text{cos}\left\{\frac{2\pi i}{2M}\left(M-\left|M\pm N\right|\right)\right\}\right],\left(i=\mathrm{1,2,}\cdots \mathrm{,2}M,\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\right)\begin{array}{cc}& \left(1\right)\end{array}\hfill \\ \hfill & =\hfill & \begin{array}{ll}\begin{array}{cc}\begin{array}{ccc}& & \end{array}& \end{array}\hfill & \{\begin{array}{c}{w}_{\text{max}}\text{cos}\left(\frac{2\pi i}{2M}\left|M\pm N\right|\right),\begin{array}{cc}& \left(i=\mathrm{1,3,}\cdots \mathrm{,2}M-\mathrm{1,}\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\right)\begin{array}{cc}& \left(2\right)\end{array}\end{array}\\ \begin{array}{cccc}& 0.& \left(i=\mathrm{2,4,}\begin{array}{cc}& \cdots \mathrm{,2}\text{M},\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\end{array}\right)& \left(3\right)\end{array}\end{array}\hfill \end{array}\hfill \end{array}$$

  
• [Math. 2] $$\begin{array}{lll}{w}_{\text{sin}i}\hfill & =\hfill & \frac{1}{2}\left[w_{\text{max}}\text{sin}\left(\frac{2\pi i}{2M}\left|M\pm N\right|\right)+w_{\text{max}}\text{sin}\left\{\frac{2\pi i}{2M}\left(M-\left|M\pm N\right|\right)\right\}\right],\left(i=\mathrm{1,2,}\cdots \mathrm{,2}M,\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\right)\begin{array}{cc}& \left(4\right)\end{array}\hfill \\ \hfill & =\hfill & \begin{array}{ll}\begin{array}{cc}\begin{array}{ccc}& & \end{array}& \end{array}\hfill & \{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}\mathrm{0,}& \left(i=\mathrm{1,3,}\cdots \mathrm{,2}M-\mathrm{1,}\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\right)\begin{array}{cc}& \left(5\right)\end{array}\end{array}\\ \begin{array}{cccc}{w}_{\text{max}}\text{sin}\left(\frac{2\pi i}{2M}\left|M\pm N\right|\right),& \left(i=\mathrm{2,4,}\begin{array}{cc}& \cdots \mathrm{,2}\text{M},\begin{array}{cc}& \left(\text{double sign in same order}\right)\end{array}\end{array}\right)& & \left(6\right)\end{array}\end{array}\hfill \end{array}\hfill \end{array}$$

  
• Basierend auf Formel (1) bis Formel (6) werden die Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen (COS-Phasen-Erfassungswicklungen) 231 und der zweiten Wicklungen (SIN-Phasen-Erfassungswicklungen) 241 durch Funktionen erhalten, die durch eine Sinuswelle der (|M±N|)-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt werden. Aus Formel (1) und Formel (4) umfassen die räumlichen Verteilungen der Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 Funktionen, die durch eine Sinuswelle der (|M-|M±N||)-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt werden.
• 2 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der ersten Wicklung 231 dar, die um einen der Zähne 27 der 1 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „5“ trägt. 3 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der ersten Wicklung 231 dar, die um einen der Zähne 27 der 1 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „7“ trägt. Die erste Wicklung 231, die um den Zahn 27 gewickelt ist, der die Zahnziffer „5“ trägt, ist eine der maximal breiten Wicklungen 231A, und die erste Wicklung 231, die um den Zahn 27 gewickelt ist, der die Zahnziffer „7“ trägt, ist eine der nicht maximal breiten Wicklungen 231B.
• Jeder der ersten Wicklungen 231 ist so positioniert, dass der Abstand zum Kernrücken 26 von der ersten Wicklung 231 näher als von der Anregungswicklung 22 ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die maximal breite Wicklung 231A und die nicht maximal breite Wicklung 231B jeweils so positioniert sind, dass die Entfernung bzw. der Abstand) zum Kernrücken 26 von der maximal breiten Wicklung 231A oder der nicht maximal breiten Wicklung 231B näher als von der Anregungswicklung 22 ist. Die erste Wicklung 231 und die Anregungswicklung 22, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt ist, sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind. Jede zweite Wicklung 241 ist auch so positioniert, dass der Abstand zum Kernrücken 26 von der zweiten Wicklung 241 näher als von der relevanten Anregungswicklung 22 ist. Die zweite Wicklung 241 und die Anregungswicklung 22, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt ist, sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind.
• In Kürze bedeutet dies, dass jede Erfassungswicklung (d.h. jede erste Wicklung 231 und jede zweite Wicklung 241) so positioniert ist, dass der Abstand zum Kernrücken 26 von der Erfassungswicklung näher als von der relevanten Anregungswicklung 22 ist. Eine Erfassungswicklung (d.h. eine erste Wicklung 231 oder eine zweite Wicklung 241) und eine Anregungswicklung 22, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt ist, sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind.
• Einhüllende der Erfassungsspannungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 sind in Bezug auf eine Anregungsspannung des Resolvers, die einen Multiplikationsfaktor N eines Winkels aufweist, idealerweise Sinuswellen, die sich um 90° voneinander in der Phase unterscheiden. Wenn der mechanische Winkel des Erfassungsrotors 3 als θ [rad] gegeben ist und die Wellenformen von Spannungen, die in den ersten Wicklungen 231 und den zweiten Wicklungen 241 erfasst werden, als Ec(θ) bzw. Es(θ) angegeben sind, ist der Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3, der aus den Erfassungsspannungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 erhalten wird und der in einem elektrischen Winkel ausgedrückt wird, N×tan^-1(Es(θ)/Ec(θ)). Ein Winkelerfassungsfehler ε(θ) [rad] (elektrischer Winkel) des Resolvers, der einen Multiplikationsfaktors N eines Winkels aufweist, wird dementsprechend durch eine Formel (7) ausgedrückt.
  [Math. 3] $$\epsilon \left(\theta \right)=N\theta -{\text{tan}}^{-1}\left(\frac{E_s\left(\theta \right)}{E_c\left(\theta \right)}\right).$$

  
• Die Wellenform Ec(θ) der Erfassungsspannung der ersten Wicklungen 231 und die Wellenform Es(θ) der Erfassungsspannung der zweiten Wicklungen 241 werden idealerweise durch eine Formel (8) ausgedrückt. Die Formel (8) ist so normiert, dass die Amplitude 1 ist.
  [Math 4.] $$\{\begin{array}{l}{E}_{s\left(\theta \right)}=\text{sin}\left(N\theta \right)\hfill \\ E_c\left(\theta \right)=\text{cos}\left(N\theta \right)\hfill \end{array}$$

  
• Wenn Ec(θ) und Es(θ) die gleichen Wellenformen sind, die durch die Formel (8) ausgedrückt werden, wird der Winkelerfassungsfehler ε(θ) durch Formel (7) als 0 berechnet. Die tatsächlichen Wellenformen Ec(θ) und Es(θ) der Erfassungsspannungen umfassen jedoch ein Rauschen, das durch eine Amplitudendifferenz hervorgerufen wird, ein Rauschen, das durch eine Phasendifferenz hervorgerufen wird, und Harmonische bzw. Oberschwingungen, die sich den Erfassungsspannungen überlagern, und könnten sich folglich von den idealen Wellenformen einer Sinuswelle unterscheiden, wie es durch eine Formel (9) angegeben ist.
  [Math. 5] $$\{\begin{array}{c}{E}_s\left(\theta \right)=A_S\text{sin}\left(N\theta +{\varphi }_S\right)+{\displaystyle \sum _{\underset{k\ne N}{k=0}}^{\infty }{\text{B}}_{sk}\text{sin}\left(k\theta +{\psi }_{Sk}\right)}\\ E_c\left(\theta \right)=A_C\text{cos}\left(N\theta +{\varphi }_C\right)+{\displaystyle \sum _{\underset{k\ne N}{k=0}}^{\infty }{\text{B}}_{Ck}\text{sin}\left(k\theta +{\psi }_{ck}\right)}\end{array}$$

  
• In Formel (9) repräsentieren A_s und A_c die Amplituden N-ter Ordnung der Erfassungsspannungen der zweiten Wicklungen 241 (SIN-Phasen-Erfassungswicklungen) bzw. der ersten Erfassungswicklungen 231 (COS-Phasen-Erfassungswicklungen), φ_s und φ_c repräsentieren die Phasen N-ter Ordnung der Erfassungsspannungen der zweiten Wicklungen 241 bzw. der ersten Wicklungen 231, B_Sk und B_Ck repräsentieren die Amplituden der Harmonischen k-ter (k≠N) Ordnung der Erfassungsspannungen der zweiten Wicklungen 241 bzw. ersten Wicklungen 231 (wobei die k-te Ordnung eine Ordnung ist, die sich von der N-ten Ordnung unterscheidet) und Ψ_Sk und Ψ_Ck repräsentieren die Phasen der k-ten (k≠N) Ordnung der Erfassungsspannungen der zweiten Wicklungen 241 bzw. der ersten Wicklungen 231 (wobei die k-te Ordnung eine Ordnung ist, die sich von der N-ten Ordnung unterscheidet).
• Insbesondere wenn Offsets (nämlich, die Harmonischen 0-ter Ordnung) den Wellenformen der Erfassungsspannungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241, überlagert werden und als Oc und Os angegeben werden, werden Ec(θ) und Es(θ) durch eine Formel (10) ausgedrückt.
  [Math. 6] $$\{\begin{array}{c}{E}_s\left(\theta \right)=\text{sin}\left(N\theta \right)+O_s\\ E_c\left(\theta \right)=\text{cos}\left(N\theta \right)+O_c\end{array}$$

  
• Der Winkelerfassungsfehler ε(θ), wenn die Versatzkomponenten |Oc|<<1 und |Os|<<1 erfüllen, kann durch eine Formel (11) unter Verwendung der Formel (7), der Formel (10) und den allgemein bekannten trigonometrischen Funktionsformeln berechnet werden.
  [Math. 7] $$\begin{array}{c}\epsilon \left(\theta \right)\approx O_s\text{cos}\left(N\theta \right)-O_c\text{sin}\left(N\theta \right)=\sqrt{O_c{}^2+O_s{}^2}\text{sin}\left(N\theta +\xi \right)\\ \left(\text{where}\dots \right)\xi ={\text{tan}}^{-1}\left(O_s/-O_c\right)\end{array}$$

  
• Die Wellenform Ec(θ) von Spannungssignalen, die in der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 erfasst werden, wird als die Summe von Spannungen erhalten, die in den ersten Wicklungen 231 induziert werden, und die Wellenform Es(θ) von Spannungssignalen, die in der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 erfasst werden, wird als die Summe von Spannungen erhalten, die in den zweiten Wicklungen 241 induziert werden. Die Wellenformen der Spannungssignale werden auch als Einhüllende mit Wellenformen erhalten, die als Zeitableitungen des verketteten magnetischen Flusses erhalten werden. Basierend auf Formel (7) bis Formel (11) kann der Winkelerfassungsfehler ε(θ) dementsprechend verringert werden, indem die Offsets, die Harmonische darstellen, die dem verketteten magnetischen Fluss überlagert sind, insbesondere die Harmonischen 0-ter Ordnung, daran gehindert werden, sich zu vergrößern.
• 4 stellt ein schematisches Diagramm dar, um die Anregungswicklung 22 und die maximal breite Wicklung 231A der 2, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, und die Anregungswicklung 22 und die nicht maximal breite Wicklung 231B der 3 nebeneinander zu veranschaulichen, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind. In 4 sind die Zähne 27 parallel zueinander angeordnet und die Positionen von Endabschnitten der Anregungswicklungen 22 auf der Seite des Kernrückens 26 stimmen in einer Richtung überein, die orthogonal zu den Zähnen 27 ist, um das Positionsverhältnis zwischen der Maximalbreitenwicklung 231A und der Nicht-Maximalbreitenwicklung 231B in der radialen Richtung zu veranschaulichen. In 4 ist der Endabschnitt von jeder Anregungswicklung 22 auf der Seite des Kernrückens 26 als eine Ursprungsnull veranschaulicht, um auf jedem Zahn 27 eine x-Koordinatenachse mit einer positiven Richtung zu zeichnen, die auf den Kernrücken 26 zuläuft. Die x-Koordinatenachse stellt eine Koordinatenachse dar, die entlang der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 verläuft.
• Die maximal breite Wicklung 231A ist so angeordnet, dass sie eine Fläche zwischen einer Koordinate x1 und einer Koordinate x2 abdeckt. Die nicht maximal breite Wicklung 231B ist so angeordnet, dass sie eine Fläche zwischen einer Koordinate x3 und einer Koordinate x4 abdeckt. In 4 ist x2>x4>x3>x1 erfüllt.
• 5 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer magnetischen Flussdichteverteilung eines magnetischen Flusses dar, der sich um jeden der Zähne 27 der 1 bildet. Jedoch sind Werte der in 5 veranschaulichten magnetischen Flussdichteverteilung lediglich ein Beispiel, und die magnetische Flussdichteverteilung nimmt nicht immer die veranschaulichten Werte ein. Die Anregungswicklung 22, die mit einer Wechselstromenergie versorgt wird, bildet einen magnetischen Fluss mit der magnetischen Flussdichteverteilung der 5 um den Zahn 27 aus. Ein magnetischer Fluss, der sich um jeden Zahn 27 ausbildet, der mit einer der Anregungswicklungen 22 umwickelt ist, weist einen Gradienten in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 auf und ist in der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 im Wesentlichen gleich verteilt, wie es in 5 veranschaulicht ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die magnetische Flussdichte um jeden Zahn 27 einen Gradienten in einer Richtung aufweist, die entlang der x-Koordinatenachse verläuft, und die im Wesentlichen bei Positionen gleich ist, wo die x-Koordinaten den gleichen Wert aufweisen.
• Auf dem Zahn 27, der mit einer der ersten Wicklungen 231 oder mit einer der zweiten Wicklungen 241 umwickelt ist, sind die erste Wicklung 231 oder die zweite Wicklung 241 und die relevante Anregungswicklung 22 so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind. Dies bedeutet, dass die magnetische Flussdichte eines magnetischen Flusses, der eine der ersten Wicklungen 231 und eine der zweiten Wicklungen 241 miteinander verkettet, einen Gradienten in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 aufweist und in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator 2 im Wesentlichen gleich verteilt ist.
• 6 stellt einen Graphen zum Zeigen eines Verhältnisses zwischen den radialen Positionen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 4 und der verketteten magnetischen Flussdichten pro Anzahl von Windungen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B dar. Die magnetischen Flussdichten, die in 6 gezeigt sind, stellen die verketteten magnetischen Flussdichte der maximal breiten Wicklung 231A entlang der Linie IVA-IVA der 4 und der verketteten magnetischen Flussdichte der nicht maximal breiten Wicklung 231B entlang der Linie IVB-IVB der 4 dar. Aus der 6 versteht man, dass das Volumen eines verketteten magnetischen Flusses einer Erfassungswicklung sich abhängig von der radialen Position der Erfassungswicklung und der radialen Wicklungsbreite der Erfassungswicklung ändert. Das Volumen des verketteten magnetischen Flusses der maximal breiten Wicklung 231A und das Volumen des verketteten magnetischen Flusses der nicht maximal breiten Wicklung 231B unterscheiden sich folglich voneinander. Aus der 6 versteht man auch, dass auch eine Änderung der Position der nicht maximal breiten Wicklung 231B relativ zu der Position der maximal breiten Wicklung 231A in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 ein Verhältnis zwischen den verketteten magnetischen Flussvolumina der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B ändert.
• Wenn die leitenden Drähte der maximal breiten Wicklung 231A und der leitenden Drähte der nicht maximal breiten Wicklung 231B in zueinander unterschiedlichen Richtungen gewickelt sind, wenn die COS-Phasen-Erfassungsspannung durch ein Aufaddieren von Ausgangsspannungen von den ersten Wicklungen 231 zu erhalten sind, werden Harmonische, die Rauschen darstellen, deshalb ausgelöscht, indem die Positionen der nicht maximal breiten Wicklung 231B relativ zu den Positionen der maximal breiten Wicklungen 231A in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 eingestellt bzw. angepasst werden, und im Ergebnis wird ein Winkelerfassungsfehler aufgrund der harmonischen Komponente verhindert. Außerdem können insbesondere die Offsets, die ein Typ von Harmonischen darstellen, die Spannungen überlagert sind, die durch magnetische Flüsse induziert werden, die die Erfassungswicklungen 231 und 241 verketten, bedeutend verringert werden, indem die Positionen der nicht maximal breiten Wicklungen 231B relativ zu den Positionen der maximal breiten Wicklungen 231A eingestellt bzw. angepasst werden.
• 7 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen eines Verhältnisses zwischen der radialen Wicklungsbreite und der radialen Position der maximal breiten Wicklung 231A der 4 und der radialen Wicklungsbreite und der radialen Position der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 4 dar. In 7 ist die radiale Wicklungsbreite der maximal breiten Wicklung 231A als h_A angegeben und die radiale Wicklungsbreite der nicht maximal breiten Wicklung 231B ist als h_B angegeben. Die Position des Endabschnitts der maximal breiten Wicklung 231A auf der Seite des Kernrückens 26 wird als Referenzpunkt in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 in 7 verwendet. Der Abstand vom Referenzpunkt zur Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B ist als d0 veranschaulicht, und der Abstand vom Referenzpunkt zum Endabschnitt der nicht maximal breiten Wicklung 231B auf der Seite des Kernrückens 26 ist als d veranschaulicht. 7 umfasst ferner Δd, was der Abstand zwischen der Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A und der Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 darstellt, nämlich die Größe einer Fehlausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B. Ein Verhältnis von 0<h_B<h_A wird in 7 errichtet.
• Die magnetische Flussdichte eines magnetischen Flusses, der sich um jeden Zahn 27 ausbildet, ist bekannt dafür, dass sie stark in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 bei einer Position variiert, die nahe der Anregungswicklung 22 ist. In einer Position entfernt von der Anregungswicklung 22 ändert sich die magnetische Flussdichte andererseits um den Zahn 27 im Wesentlichen proportional zu der Position in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2, wie es in 5 veranschaulicht ist. Wenn der leitende Draht der maximal breiten Wicklung 231A und der leitende Draht der nicht maximal breiten Wicklung 231B in unterschiedlichen Richtungen zueinander gewickelt sind, wird deshalb ein Effekt dahingehend erhalten, dass sich ein Rauschen bei der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B weniger wahrscheinlich überlagert, indem die Position der nicht maximal breiten Wicklung 231B so eingestellt bzw. angepasst wird, dass beide Endabschnitte der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung innerhalb der radialen Wicklungsbreite h_A der maximal breiten Wicklung 231A enthalten sind.
• In der ersten Ausführungsform ist die radiale Wicklungsbreite h_B der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Wicklungsbreite h_A der maximal breiten Wicklung 231A enthalten, indem darauf geachtet wird, dass die radialen Endabschnitte der nicht maximal breiten Wicklung 231B nicht außerhalb der radialen Wicklungsbreite h_A der maximal breiten Wicklung 231A fallen, wenn die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Verhältnis zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 0<h_B<h_A und 0≤d≤(h_A-h_B) erfüllt.
• 8 stellt ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen eines Zustands dar, in welchem die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 7 mit der Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A der 7 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 übereinstimmt. In der ersten Ausführungsform stimmt die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B mit der Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 überein, wenn die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet wird. Dies bedeutet in anderen Worten, dass die Fehlausrichtungsgröße Δd einer Fehlausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der ersten Ausführungsform 0 ist.
• 9 stellt einen Graphen dar, um das Verhältnis der Fehlausrichtungsgröße Δd einer Fehlausrichtung zwischen den Mittelpositionen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 7 zu einem Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 zu zeigen. Aus der 9 versteht man, dass ein Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 größer als die Fehlausrichtungsgröße Δd einer Fehlausrichtung zwischen der Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A und der Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B größer wird und sich in ihrem Minimum befindet, wenn Δd=0 erreicht ist, d.h., wenn d=(h_A-h_B)/2 erfüllt ist. Es versteht sich deshalb, dass der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran gehindert wird, sich zu vergrößern, indem die Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A und die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 miteinander übereinstimmen, wenn die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet wird.
• 10 stellt einen Graphen zum Vergleichen von Verhältnissen zwischen dem Winkelerfassungsfehler und dem Rotationswinkel dar, die beobachtet werden, wenn die Fehlausrichtungsgröße Δd einer Fehlausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 7 einen besonderen Wert aufweist, der nicht 0 ist (Δd≠0), und wenn der Fehlausrichtungsbetrag bzw. die Fehlausrichtungsgröße Δd der Fehlausrichtung zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B der 7 Null ist (Δd=0). In 10 repräsentiert P1 den Winkelerfassungsfehler, der beobachtet wird, wenn die Fehlausrichtungsgröße Δd den besonderen Wert annimmt, der nicht 0 ist, und P0 repräsentiert den Winkelerfassungsfehler, der beobachtet wird, wenn die Fehlausrichtungsgröße Δd Null ist. Aus der 10 versteht man, dass der Winkelerfassungsfehler P1 bei einem Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3 groß ist, wenn die Fehlausrichtungsgröße Δd den besonderen Wert annimmt, der nicht 0 ist, während der Winkelerfassungsfehler P0 sich verringert, wenn die Fehlausrichtungsgröße Δd 0 ist, unabhängig davon, welchen Wert der Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3 einnimmt. 10 ist dementsprechend ein weiterer Beweis, dass der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran gehindert wird, sich zu vergrößern, indem die Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A und die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 miteinander übereinstimmen. Dieses Verhältnis wird hergestellt, wenn eine Resolver-Funktion erfüllt ist, unabhängig welche Kombination der Anzahl von Einzelpolen und der Anregungsordnung verwendet wird.
• Wie oben beschrieben, liegen die einhüllenden Wellenformen der Erfassungsspannungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 wünschenswerterweise in Sinuswellenmustern, die sich elektrisch um 90° voneinander unterscheiden, in Formel (8) vor, um den Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 zu verringern. Die COS-Phasen-Erfassungsspannung und die SIN-Phasen-Erfassungsspannung werden durch zeitliche Änderungen von magnetischen Flüssen induziert, die die Erfassungswicklungen verbinden bzw. verketten. Der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 tendiert deshalb dazu, sich zu vergrößern, wenn die leitenden Drähte der Erfassungswicklungen fehlausgerichtet sind oder wenn die Positionen der zwei Erfassungswicklungstypen weit zueinander in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 verschoben sind, was eine Amplitudendifferenz und eine Phasendifferenz zwischen den Erfassungsspannungen der Erfassungswicklungen oder eine Überlagerung von Offsets der Erfassungsspannungen hervorruft, wie es durch Formel (9) angegeben ist.
• In dem derart eingerichteten Resolver 1 sind die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 um sich unterscheidende Zähne 27 gewickelt, ohne um den gleichen Zahn 27 gewickelt zu sein, und eine der Anregungswicklungen 22 und die erste Wicklung 231 oder die zweite Wicklung 241, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, sind so angeordnet, dass die Anregungswicklung 22 und die erste Wicklung 231 oder die zweite Wicklung 241 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind. Eine Überlappung zwischen dem äußeren Rand der Anregungswicklung 22, der ersten Wicklung 231 oder der zweiten Wicklung 241 und einem anderen der drei Wicklungstypen wird folglich verhindert, wenn die Wicklungen gewickelt werden. Außerdem können die Dicken bzw. Stärken der Wicklungen 22, 231, und 241 daran gehindert werden, sich in der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 zu vergrößern, indem es vermieden wird, alle drei Wicklungstypen, d.h. die Anregungswicklungen 22, die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241, um den gleichen Zahn 27 zu wickeln. Dies kann die Verhinderung der zufälligen Abwicklung und Wicklungsunordnung der Anregungswicklungen 22, der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 noch mehr sicherstellen, und die leitenden Drähte der Wicklungen 22, 231 und 241 können daran gehindert werden, auf eine fehlausgerichtete Weise gewickelt zu werden. Der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 kann dementsprechend daran gehindert werden, sich zu vergrößern.
• Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 von den Anregungswicklungen 22 getrennt sind. Verglichen zum Stand der Technik, bei dem die zwei Wicklungstypen auf eine Überlappende Weise gewickelt sind, ist diese Anordnung dahingehend vorteilhaft, dass die Positionen der ersten Wicklungen 231 und die Positionen der zweiten Wicklungen 241 relativ zu den Anregungswicklungen 22 unabhängig voneinander in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 eingestellt bzw. angepasst werden können. Die Spannungsgrößen, die in den ersten Wicklungen 231 und den zweiten Wicklungen 241 induziert werden, sind dementsprechend einstellbar bzw. anpassbar, was hilft, den Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran zu hindern, sich zu vergrößern.
• Die Anregungswicklungen 22 haben jeweils die gleiche radiale Wicklungsbreite, und die Positionen der Anregungswicklungen 22 stimmen miteinander in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 überein, wenn man es entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet, was jeden Zahn 27 mit der gleichen magnetischen Flussdichteverteilung in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 versehen kann. Dies kann die Offsets, die Amplitudendifferenz und die Phasendifferenz verringern, die in den Erfassungsspannungen durch eine Fehlausrichtung der Anregungswicklungen 22 hervorgerufen werden, und der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 kann ferner daran gehindert werden, sich zu vergrößern.
• Die radiale Wicklungsbreite h_B von jeder nicht maximal breiten Wicklung 231B wird innerhalb der radialen Wicklungsbreite h_A von jeder maximal breiten Wicklung 231A gehalten, wenn man es entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet. Eine Reichweite bzw. ein Bereich, in welchem sich ein magnetischer Fluss, der der nicht maximal breiten Wicklung 231B und der maximal breiten Wicklung 231A gemein ist, verbindet bzw. verkettet, kann dementsprechend groß eingestellt werden. Dies hilft ferner, den Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1, der durch die Überlagerung von Harmonischen mit den Erfassungsspannungen der zwei Typen von ersten Wicklungen 231 und durch die Amplitudendifferenz und die Phasendifferenz zwischen den Erfassungsspannungen, daran zu hindern, sich zu vergrößern.
• Die Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung 231B und die Mittelposition der maximal breiten Wicklung 231A stimmen ebenfalls in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 miteinander überein, wenn man es entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet. Deshalb kann der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1, der durch die Überlagerung von Harmonischen mit den Erfassungsspannungen der zwei Typen von ersten Wicklungen 231 und durch die Amplitudendifferenz und die Phasendifferenz zwischen den Erfassungsspannungen hervorgerufen wird, ferner daran gehindert werden, sich zu vergrößern.
• In der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 sind die Gesamtanzahl von Windungen der maximal breiten Wicklungen 231A, die vorwärts gerichtete Wicklungen darstellen, und die Gesamtanzahl von Windungen der nicht maximal breiten Wicklungen 231B, die umgekehrt gerichtete Wicklungen darstellen, gleich zueinander. Eine positive Spannung und eine negative Spannung können deshalb in der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 ausgelöscht werden, was die Offsets der Erfassungsspannungen der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 verringern kann. Dies kann ferner den Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran hindern, sich zu vergrößern. Auch in der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 sind die Gesamtanzahl von Windungen der vorwärts gerichteten Wicklungen unter den zweiten Wicklungen 241 und die Gesamtanzahl von Windungen der umgekehrt gerichteten Wicklungen unter den zweiten Wicklungen 241 gleich zueinander. Die Offsets von Erfassungsspannungen der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 können dementsprechend wie in der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 verringert werden, und der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 kann ferner daran gehindert werden, sich zu vergrößern.
• Die radiale Wicklungsbreite h_B von jeder nicht maximal breiten Wicklung 231B ist kleiner als die radiale Wicklungsbreite h_A von jeder maximal breiten Wicklung 231A, was die Position der nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 in einem größer Bereich einstellbar macht als einen Positions-einstellbaren Bereich für die maximal breiten Wicklung 231A. Der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 kann dementsprechend daran gehindert werden, sich zu vergrößern, indem die Position von jeder nicht maximal breiten Wicklung 231B in der radialen Richtung eingestellt bzw. angepasst wird, selbst wenn es wenig Platz für eine Positionseinstellung für die maximal breite Wicklung 231A in der radialen Richtung gibt. Dies kann den Freiheitsgrad beim Entwerfen des Resolvers 1 verbessern.
• Im Erfassungsstator 2 ist die Anzahl von nicht maximal breiten Wicklungen 231B andererseits größer als die Anzahl von maximal breiten Wicklungen 231A. Die Anzahl von Wicklungen, die in einer Position eingestellt sind, kann dementsprechend verringert werden, indem die Positionen der maximal breiten Wicklungen 231A, die weniger als die nicht maximal breiten Wicklungen 231B sind, in der radialen Richtung eingestellt werden, wenn es ausreichend Platz für eine Positionsanpassung bzw. Positionseinstellung für die maximal breiten Wicklungen 231A in der radialen Richtung gibt. Dies kann die Belastung einer Positionsanpassungsarbeit bzw. Positionseinstellungsarbeit erleichtern, bei der die Positionen der Erfassungswicklungen 231 und 241 eingestellt bzw. angepasst werden.
• Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 sind in dem oben beschriebenen Beispiel jeweils so positioniert, dass der Abstand zum Kernrücken 26 näher von der ersten Wicklung 231 oder zweiten Wicklung 241 als von der relevanten Anregungswicklung 22 ist. Alternativ könnten die ersten Wicklungen 231, die zweiten Wicklungen 241 und die Anregungswicklungen 22 wie in 11 veranschaulicht positioniert sein, in der der Abstand zum Kernrücken 26 näher von der Anregungswicklung 22 als von der ersten Wicklung 231 oder von der zweiten Wicklung 241 ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 so positioniert werden könnten, dass der Abstand zum Erfassungsrotor 3 näher von den ersten Wicklungen 231 und von den zweiten Wicklungen 241 als von den Anregungswicklungen 22 ist. Die Anregungswicklungen 22 weisen in diesem Fall jeweils die gleiche radiale Wicklungsbreite auf und stimmen auch miteinander in der radialen Richtung überein. Auf diese Weise kann der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 auch daran gehindert werden, während eine Vergrößerung bzw. Erhöhung der Größe des Resolvers 1 verhindert wird.
• Die Anzahl von Zähnen 27 des Erfassungsstator 2 ist in dem oben beschriebenen Beispiel dreißig und die Anzahl von Einzelpolen 31 des Erfassungsrotors 3 ist zwanzig. Jedoch ist die Kombination der Anzahl von Zähnen 27 und der Anzahl von Einzelpolen 31 nicht darauf beschränkt, solange die Kombination den Resolver seine Funktion erfüllen lässt. Die vorliegende Erfindung ist deshalb auch auf ein Beispiel 1-1 bis Beispiel 1-5 der 12 anwendbar, in der sich die Kombination der Anzahl von Zähnen 27 und die Anzahl von Einzelpolen 31 (d.h. ein Winkelmultiplikationsfaktor) von der Kombination der dreißig Zähne 27 und der zwanzig Einzelpole 31 des oben beschriebenen Beispiels unterscheidet, und der Winkelerfassungsfehler des Resolvers kann auch daran gehindert werden, sich bei den Beispielen zu vergrößern.
• 12 stellt eine Tabelle dar, um Kombinationen der Anzahl von Zähnen 27, der Anzahl von Einzelpolen 31 (d.h. Winkelmultiplikationsfaktor) und der Ordnung der Anregungswicklungen 22 im Beispiel 1-1 bis Beispiel 1-5 der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Wie in 12 gezeigt, werden der Anzahl von Windungsverteilungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 ein diskretes Sinusmuster gegeben, indem der Winkelmultiplikationsfaktor N und die Ordnung M der Anregungswicklungen 22 auf die Formel (1) bis Formel (6) angewendet werden, und die Ordnung des Winkelerfassungsfehlers des Resolvers wird durch Formel (7) bis Formel (11) in jedem Beispiel 1-1 bis Beispiel 1-5 bestimmt.
• Beispiel 1-1, nämlich das gleiche Argument wie jenes, das in 1 bis 10 veranschaulicht ist, wird errichtet, wenn die Anzahl von Windungen der Wicklungen, die Bestandteile der ersten Erfassungswicklungsgruppe oder der zweiten Erfassungswicklungsgruppe sind, eine Anzahl von einer Windungsverteilung in einem Sinuswellenmuster aufweist, wobei die Anzahl von Windungen oder die Wicklungsbreiten der Bestandswicklungen ein Größenverhältnis aufweisen und wobei die Positionen der Wicklungen, die Bestandteile der Erfassungswicklungsgruppe sind, anpassbar bzw. einstellbar sind. Die räumlichen Verteilungen der Anzahl von Windungen der ersten Erfassungswicklungsgruppe und der zweiten Erfassungswicklungsgruppe werden durch eine Sinuswelle der (|M±N|)-ten oder (|M-|M±N||)-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt. Eine fünfte räumliche Ordnungsanzahl einer Windungsverteilung („fifth spatial order number of turns distribution“) kann deshalb im Beispiel 1-1 angegeben werden (die fünfte Ordnung ist äquivalent zur 35-sten Ordnung (|2M-|M±N||=|30-35|=5), was durch Verschieben des COS-Werts um eine Phase von 2n in Formel (1) bis Formel (6)) erhalten wird). Die räumliche Verteilung fünfter Ordnung bedeutet im Fall eines Resolvers mit dreißig Zähnen, dass das gleiche Wickelmuster bei jedem sechsten Zahn erscheint und dass drei Zähne und restliche drei Zähne in einem einzelnen Wickelmuster Wicklungen der ersten Erfassungswicklungsgruppe bzw. Wicklungen der zweiten Erfassungswicklungsgruppe zugewiesen sind, die Phasen aufweisen, die sich elektrisch um 90° voneinander unterscheiden. Die erste Erfassungswicklungsgruppe kann dementsprechend sowohl die maximal breiten Wicklungen 231A als auch die nicht maximal breiten Wicklungen 231B aufweisen, wenn die Anzahl von Windungen eine räumliche Verteilung fünfter Ordnung aufweist, und das oben angegebene Argument wird errichtet bzw. erzeugt.
• In jedem der Beispiele, die in 12 gezeigt sind, kann die Anzahl einer Windungsverteilung eine räumliche Verteilung fünfter Ordnung oder eine räumliche Verteilung dritter Ordnung sein, und Wicklungen der ersten Erfassungswicklungsgruppe und der zweiten Erfassungswicklungsgruppe können so eingerichtet sein, dass sie ein Größenordnungsverhältnis aufweisen. Eine Wicklungspositionsanpassung bzw. eine Wicklungspositionseinstellung zum Verringern des Winkelerfassungsfehlers kann deshalb in den Beispielen basierend auf dem oben beschriebenen Argument durchgeführt werden.
• Wie oben beschrieben, kann die Ausrichtung der leitenden Drähte der Wicklungen 22, 231 und 241 verbessert werden, indem die Anregungswicklung 22 und die erste Wicklung 231 oder die zweite Wicklung 241, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, so angeordnet werden, dass die Wicklungen 22 und 231, oder 22 und 241, voneinander getrennt sind, und der Winkelerfassungsfehler des Resolvers kann ebenfalls verringert werden, indem die Positionen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 angepasst bzw. eingestellt werden. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf Kombinationen der Anzahl von Zähnen 27 und der Anzahl von Einzelpolen 31 anwendbar ist, die nicht in 12 gezeigt sind, wenn die Anzahl der Einzelpole und die Anregungsordnung so kombiniert werden, dass die Anzahl von Windungen eine derartig räumliche Verteilung wie die oben beschriebene aufweist.
• Zweite Ausführungsform
• 13 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen eines Resolvers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der Resolver 1 in der zweiten Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration wie der in der ersten Ausführungsform auf, mit Ausnahme der Konfiguration eines Isolators 30. Der Isolator 30, der einen nicht-magnetischen Körper darstellt, ist zwischen dem Erfassungsstator-Kern 21 und den Anregungswicklungen 22, zwischen dem Erfassungsstator-Kern 21 und der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 und zwischen dem Erfassungsstator-Kern 21 und der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 angeordnet. Der Isolator 30 umfasst eine Vielzahl von Trennabschnitten bzw. Partitionsabschnitten 301, von denen jeder zwischen der Anregungswicklung 22 und der Erfassungswicklung 231 oder 241, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, angeordnet ist, und eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 302, von denen jeder zwischen einer der Erfassungswicklungen 231 oder einer der Erfassungswicklungen 241 und dem Kernrücken 26 angeordnet ist. Die Anregungswicklungen 22 und die Erfassungswicklungen 231 und 241 sind so angeordnet, dass sie über die Trennabschnitte 301 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind. Die Erfassungswicklungen 231 und 241 und der Kernrücken 26 sind so angeordnet, dass sie über die vorstehenden Abschnitte 302 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind.
• 14 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der maximal breiten Wicklung 231A dar, die um einen der Zähne 27 der 13 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „5“ trägt. 15 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der nicht maximal breiten Wicklung 231B dar, die um einen der Zähne 27 der 13 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „7“ trägt. Die maximal breiten Wicklung 231A ist relativ zur Anregungswicklung 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert, indem die Dicke bzw. Stärke eines Trennabschnitts 301A und die Dicke bzw. Stärke eines vorstehenden Abschnitts 302A angepasst bzw. eingestellt sind, wie es in 14 veranschaulicht ist. Die nicht maximal breite Wicklung 231B ist relativ zur Anregungswicklung 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert, indem die Dicke eines Trennabschnitts 301B und die Dicke eines vorstehenden Abschnitts 302B angepasst bzw. eingestellt sind, wie es in 15 veranschaulicht ist.
• In diesem Beispiel, wo die radiale Wicklungsbreite der maximal breiten Wicklung 231A breiter als die radiale Wicklungsbreite der nicht maximal breiten Wicklung 231B ist, ist der Trennabschnitt 301B dicker als der Trennabschnitt 301A und der vorstehende Abschnitt 302B ist dicker als der vorstehende Abschnitt 302A. Der Rest der Konfiguration ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
• In dem so eingerichteten Resolver 1 umfasst der Isolator 30, der einen nicht-magnetischen Körper darstellt, die Trennabschnitte 301, von denen jeder zwischen der Anregungswicklung 22 und der Erfassungswicklung 231 oder 241 angeordnet ist, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, wodurch sichergestellt wird, dass der Zustand einer elektrischer Isolierung zwischen der Anregungswicklung 22 und der Erfassungswicklung 231 oder 241 umso mehr beibehalten wird, und wodurch die leitenden Drähte der Anregungswicklungen 22 und der Erfassungswicklungen 231 und 241 besser ausgerichtet gehalten werden. Außerdem können die Erfassungswicklungen 231 und 241 genauer relativ zu den Anregungswicklungen 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert werden, indem die Dicken der Trennabschnitte 301 angepasst werden. Harmonische von magnetischen Flüssen können auf diese Weise verringert werden, was weiter dazu beiträgt, dass der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran gehindert wird, sich zu vergrößern.
• Der Isolator 30 umfasst ferner die vorstehenden Abschnitte 302, von denen jeder zwischen einer der ersten Wicklungen 231 und dem Kernrücken 26 oder zwischen einer der zweiten Wicklungen 241 und dem Kernrücken 26 angeordnet ist. Die erste Wicklung 231 und die zweite Wicklung 241 können deshalb noch genauer relativ zur Anregungswicklung 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert werden, was weiter dazu beiträgt, den Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 daran zu hindern, sich zu vergrößern.
• Dritte Ausführungsform
• 16 stellt eine Vorderansicht zum Veranschaulichen des Resolvers 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der Resolver 1, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird, ist ein Innenrotor-Resolver, bei dem der Erfassungsrotor 3, der einen magnetischen Körper darstellt, an der Innenseite in einer radialen Richtung des ringförmigen Erfassungsstators 2 angeordnet ist.
• Der Erfassungsstator 2 umfasst den Erfassungsstator-Kern 21, der einen magnetischen Körper darstellt, die Vielzahl von Anregungswicklungen 22, die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 und die zweite Erfassungswicklungsgruppe 24, die auf bzw. an dem Erfassungsstator-Kern 21 vorgesehen sind, und einen Isolator 30, der einen nicht-magnetischen Körper darstellt und der zwischen jeder der Anregungswicklungen 22, der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 und der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 und dem Erfassungsstator-Kern 21 angeordnet ist. Der Zustand einer Isolierung zwischen sowohl den Anregungswicklungen 22, der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 und der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 als auch dem Erfassungsstator-Kern 21 wird durch den Isolator sichergestellt.
• Der Erfassungsstator-Kern 21 umfasst den Kernrücken 26, der eine Ringform aufweist, und die Vielzahl von Zähnen 27, die in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 nebeneinander angeordnet sind und die aus dem Kernrücken 26 nach innen in einer radialen Richtung des Kernrückens 26 in Richtung des Erfassungsrotors 3 vorstehen. In diesem Beispiel sind achtzehn Zähne 27 in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 gleich beabstandet. Der Schlitz bzw. die Nut 28, die eine Vertiefung darstellt, die zum Erfassungsrotor 3 hin offen ist, ist zwischen einem Zahn 27 und einem anderen Zahn 27 ausgebildet. In 16 werden Ziffern (Ziffern, die jeweils durch einen quadratischen Rahmen eingerahmt sind) kontinuierlich in der Umfangsrichtung den jeweiligen Zähnen 27 als Zahnziffern aus Bequemlichkeit zugewiesen.
• Jede der Vielzahl von Anregungswicklungen 22 ist um einen der Vielzahl von Zähnen 27 gewickelt. Die Anregungswicklungen 22 sind elektrisch in Serie miteinander verbunden.
• Die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 weist eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 als Erfassungswicklungen auf. Die ersten Wicklungen 231 sind seriell elektrisch miteinander verbunden. Dies lässt die ersten Wicklungen 231 Erfassungswicklungen werden, die alle die gleiche Phase aufweisen. Die zweite Erfassungswicklungsgruppe 24 weist eine Vielzahl von zweiten Wicklungen 241 als Erfassungswicklungen auf. Die zweiten Wicklungen 241 sind serielle elektrisch miteinander verbunden. Dies lässt die zweiten Wicklungen 241 Erfassungswicklungen werden, die alle die gleiche Phase aufweisen.
• Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 stellen Erfassungswicklungen dar, die sich in der elektrischen Winkelphase der Erfassungsspannung voneinander unterscheiden. In diesem Beispiel dienen die ersten Wicklungen 231 als COS-Phasen-Erfassungswicklungen und die zweiten Wicklungen 241 dienen als DIN-Phasen-Erfassungswicklungen. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 Wicklungen darstellen, die eingerichtet sind, Phasen zu erfassen, die sich elektrisch um 90° voneinander unterscheiden.
• Jede der Vielzahl von ersten Wicklungen 231 und jede der Vielzahl von zweiten Wicklungen 241 ist um sich unterscheidende Zähne 27 gewickelt, ohne um den gleichen Zahn 27 gewickelt zu sein. Die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241 sind so am Erfassungsstator-Kern 21 vorgesehen, dass sie verhindern, dass Erfassungswicklungen der gleichen Phase in zwei Zähnen 27 vorgesehen sind, die in der Umfangsrichtung des Erfassungsstator-Kerns 21 zueinander benachbart sind. In diesem Beispiel sind die ersten Wicklungen 231 um Zähne 27 gewickelt, die jeden zweiten („every other“) Zahn 27 in der Umfangsrichtung aus der Vielzahl von Zähne 27 ausgewählt sind, und die zweite Wicklung 241 ist um zumindest einen der Vielzahl von verbleibenden Zähne 27 gewickelt, die nicht die Zähne 27 darstellen, die mit den ersten Wicklungen 231 umwickelt sind.
• Der Erfassungsrotor 3 umfasst eine Vielzahl von Einzelpolen 31, die in der Umfangsrichtung des Erfassungsrotors 3 nebeneinander angeordnet sind. In diesem Beispiel sind fünfzehn Einzelpole 31 in der Umfangsrichtung des Erfassungsrotors 3 gleich beabstandet. Der Erfassungsrotor 3 ist so angeordnet, dass er koaxial mit dem Erfassungsstator 2 ausgerichtet ist, wobei die Einzelpole 31 der inneren Umfangsfläche des Erfassungsstators 2 in einer radialen Richtung zugewandt sind. Wenn sich der Erfassungsrotor 3 relativ zum Erfassungsstator 2 dreht, ändert sich die Pulsation der Permeanz zwischen dem Erfassungsrotor 3 und dem Erfassungsstator 2 in einem Sinuswellenmuster durch die Anwesenheit der Einzelpole 31.
• Eine magnetomotorische Kraft wird in jeder Anregungswicklung 22 durch eine Zufuhr einer Wechselstromenergie zur Anregungswicklung 22 erzeugt. Dies erzeugt einen magnetischen Fluss, der durch den Erfassungsrotor 3 und den Erfassungsstator-Kern 21 verläuft. Der magnetische Fluss verbindet bzw. verkettet die ersten Wicklungen 231 und die zweiten Wicklungen 241, wodurch Spannungen in den ersten Wicklungen 231 und den zweiten Wicklungen 241 erzeugt werden. Die Permeanz zwischen dem Erfassungsrotor 3 und dem Erfassungsstator 2 ändert sich in einem Sinuswellenmuster basierend auf dem Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3, was bedeutet, dass der Rotationswinkel des Erfassungsrotors 3 erfasst wird, indem eine Spannungsausgabe bzw. ein Spannungsausgang aus den ersten Wicklungen 231 und ein Spannungsausgang bzw. eine Spannungsausgabe aus den zweiten Wicklungen 241 gemessen wird.
• Leitende Drähte der Anregungswicklungen 22 sind um alle Zähne 27 mit der gleichen Anzahl von Windungen gewickelt, so dass die Wicklungsrichtungen auf den Zähnen 27, die benachbart zueinander sind, gegensätzlich zueinander sind. Dies gibt jeder Anregungswicklung 22 die gleiche radiale Wicklungsbreite. Dies gibt auch jeder Anregungswicklung 22 die gleiche radiale Position.
• Die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 ist eine Anpassungswicklungsgruppe bzw. Einstellwicklungsgruppe einschließlich von zwei Typen von ersten Wicklungen 231, die sich in der radialen Wicklungsbreite voneinander unterscheiden. In der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 werden eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231, von denen die radiale Wicklungsbreite die größte von allen ersten Wicklungen 231 ist, als maximal breite Wicklungen 231A bezeichnet, und eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 von allen ersten Wicklungen 231, die kleiner als die maximal breiten Wicklungen 231A in der radialen Wicklungsbreite sind, werden als nicht maximal breite Wicklungen 231B bezeichnet. Ein leitender Draht von jeder maximal breiten Wicklung 231A weist eine Anzahl von Windungen auf, die größer als die eines leitenden Drahts einer nicht maximal breiten Wicklung 231B ist. Die maximal breiten Wicklungen 231A sind vorwärts gerichtete Wicklungen, die in einer Vorwärtsrichtung gewickelt sind, und die nicht maximal breiten Wicklungen 231B sind umgekehrt gerichtete Wicklungen, die in einer umgekehrten Richtung zu der Wicklungsrichtung der vorwärts gerichteten Wicklungen gewickelt sind.
• In der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 weist jede zweite Wicklung 241 andererseits die gleiche radiale Wicklungsbreite auf. Dies lässt die Anzahl von Windungen eines leitenden Drahts die gleiche bei jeder zweiten Wicklungsbreite 241 werden. Die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241 sind in diesem Beispiel um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „2“, „6“, „8“, „12“, „14“ und „18“ mit der gleichen Anzahl von Windungen gewickelt, die größer oder gleich 1 ist. In diesem Beispiel sind die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „2“, „8“ und „14“ gewickelt sind, in der gleichen Wicklungsrichtung wie die Wicklungsrichtung der leitenden Drähte der maximal breiten Wicklungen 231A gewickelt, und die leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „6“, „12“ und „18“ gewickelt sind, sind in einer Wicklungsrichtung umgekehrt zu der Wicklungsrichtung der leitenden Drähte der zweiten Wicklungen 241 gewickelt, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „2“, „8“ und „14“ gewickelt sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „2“, „8“ und „14“ gewickelt sind, vorwärts gerichtete Wicklungen sind und dass die zweiten Wicklungen 241, die um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „6“, „12“ und „18“ gewickelt sind, umgekehrt gerichtete Wicklungen in diesem Beispiel sind. Keine ersten Wicklungen 231 und keine zweiten Wicklungen 241 sind um die Zähne 27 mit den Zahnziffern „4“, „10“ und „16“ gewickelt, um die Erfassungswicklungen in einem Sinuswellenmuster zu verteilen.
• In der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 sind die Gesamtanzahl von Windungen der maximal breiten Wicklungen 231A, die vorwärts gerichtete Wicklungen sind, und die Gesamtanzahl von Windungen der nicht maximal breiten Wicklungen 231B, die umgekehrt gerichtete Wicklungen sind, gleich zueinander. In der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 sind die Gesamtanzahl von Windungen der vorwärts gerichtete Wicklungen aus den zweiten Wicklungen 241 und die Gesamtanzahl von Windungen der umgekehrt gerichteten Wicklungen aus den zweiten Wicklungen 241 ebenfalls gleich zueinander.
• Die räumliche Verteilung der Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241, die somit um die Vielzahl von Zähnen 27 des Erfassungsstator-Kerns 21 gewickelt sind, ist als eine Funktion gegeben, die durch eine Sinuswelle ausgedrückt wird, die eine räumliche Ordnung aufweist, die in Relation zu der Anzahl von Polen (d.h. Anzahl von Zähnen) 2M (M ist eine ganze Zahl größer oder gleich 1) der Anregungswicklungen 22, die um die Zähne 27 des Erfassungsstator-Kerns 21 gewickelt sind, und der Anzahl N (N ist eine ganze Zahl größer oder gleich 1) der Einzelpole 31 des Erfassungsrotors 3 (d.h., der Winkelmultiplikationsfaktor N) bestimmt wird.
• Jede Erfassungswicklung (d.h. jede erste Wicklung 231 und jede zweite Wicklung 241) ist so positioniert, dass der Abstand zum Kernrücken 26 näher von der Erfassungswicklung als von der relevanten Anregungswicklung 22 ist. Eine Erfassungswicklung (d.h. eine erste Wicklung 231 oder zweite Wicklung 241) und Anregungswicklung 22, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt ist, sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind.
• Der Isolator 30 umfasst die Vielzahl von Trennabschnitten 301, von denen jeder zwischen der Anregungswicklung 22 und der Erfassungswicklung 231 oder 241 angeordnet ist, die um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, und die Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 302, von denen jeder zwischen einer der Erfassungswicklungen 231 oder einer der Erfassungswicklungen 241 und dem Kernrücken 26 angeordnet ist. Die Anregungswicklungen 22 und Erfassungswicklungen 231 und 241 sind so angeordnet, dass sie über die Trennabschnitte 301 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 voneinander getrennt sind. Die Erfassungswicklungen 231 und 241 und der Kernrücken 26 sind so angeordnet, dass sie über die vorstehenden Abschnitte 302 in der radialen Richtung des Erfassungsstator 2 voneinander getrennt sind.
• 17 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der maximal breiten Wicklung 231A dar, die um einen der Zähne 27 der 16 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „1“ trägt. 18 stellt eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen der Anregungswicklung 22 und der nicht maximal breiten Wicklung 231B dar, die um einen der Zähne 27 der 16 gewickelt sind, der eine Zahnziffer „3“ trägt. Die maximal breite Wicklung 231A ist relativ zu der Anregungswicklung 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert, indem die Dicke des Trennabschnitts 301A und die Dicke des vorstehenden Abschnitts 302A eingestellt bzw. angepasst werden, wie in 17 veranschaulicht. Die nicht maximal breite Wicklung 231B ist relativ zu der Anregungswicklung 22 in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 positioniert, indem die Dicke des Trennabschnitts 301B und die Dicke des vorstehenden Abschnitts 302B eingestellt bzw. angepasst werden, wie in 18 veranschaulicht. Das Positionsverhältnis zwischen der maximal breiten Wicklung 231A und der nicht maximal breiten Wicklung 231B, wenn man die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet, ist das Gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
• In diesem Beispiel, wobei die radiale Wicklungsbreite der maximal breiten Wicklung 231A breiter als die radiale Wicklungsbreite der nicht maximal breiten Wicklung 231B ist, ist der Trennabschnitt 301B dicker als der Trennabschnitt 301A und der vorstehende Abschnitt 302B ist dicker als der vorstehende Abschnitt 302A. Der Rest der Konfiguration ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
• Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung, wenn sie auf einen Innenrotor-Resolver 1 angewendet wird, in welchem der Erfassungsrotor 3 an der Innenseite in der radialen Richtung des Erfassungsstators 2 angeordnet ist und drehbar relativ zum Erfassungsstator 2 ist, dazu in der Lage, die Verhinderung der zufälligen Abwicklung und eine Wicklungsunordnung bzw. -störung der Anregungswicklungen 22, der ersten Wicklungen 231 und der zweiten Wicklungen 241 umso mehr sicherzustellen, und sie kann verhindern, dass sich der Winkelerfassungsfehler des Resolvers 1 vergrößert, wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform.
• Die Anzahl von Zähnen 27 des Erfassungsstators 2 ist achtzehn und die Anzahl von Einzelpolen 31 des Erfassungsrotors 3 ist fünfzehn in dem oben beschriebenen Beispiel. Jedoch ist die Kombination der Anzahl von Zähnen 27 und der Anzahl von Einzelpolen 31 nicht darauf beschränkt, solange die Kombination den Resolver seine Funktion erfüllen lässt, wie es der Fall für die Kombinationen ist, die in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 12 beschrieben sind.
• Vierte Ausführungsform
• 19 stellt eine vertikale Schnittansicht zum Veranschaulichen einer sich drehenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 20 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie XX-XX der 19 dar. Eine sich drehende elektrische Maschine 101 in 19 umfasst einen Stator 102, der ringförmig ist, einen Rotor 103, der an der Innenseite des Stators 102 angeordnet ist und der sich relativ zum Stator 102 dreht, und ein Gehäuse 140, welches den Stator 102 und den Rotor 103 trägt.
• Das Gehäuse 104 umfasst ein Gehäusehauptkörper 105, der wie ein Brett bzw. eine Platte geformt ist, und einen Gehäuserohrabschnitt 106, der zylindrisch ist und der an einem äußeren Umfangsabschnitt des Gehäusehauptkörpers 105 befestigt ist. Ein Durchgangsloch 107 ist in einem mittleren Abschnitt des Gehäusehauptkörpers 105 ausgebildet. Wie in 19 veranschaulicht, ist eine Halte- bzw. Stützwelle 108 an dem Gehäuse 104 befestigt. Die Stützwelle 108 ist an dem Gehäusehauptkörper 105 befestigt und ist entlang einer Mittelachslinie des Gehäuserohrabschnitts 106 angeordnet. Der Rotor 103 ist an der Stützwelle 108 über Lager 109 auf eine drehbare Weise angebracht. Der Rotor 103 wird durch das Gehäuse 104 über die Stützwelle 108 getragen.
• Der Stator 102 ist so angeordnet, dass er koaxial zum Rotor 103 ist. Der Stator 102 umfasst einen Statorkern 110, der ringförmig ist und der den äußeren Umfang des Rotors 103 umgibt, eine Vielzahl von Statorwicklungen 111, die im Statorkern 110 vorgesehen sind und die nebeneinander in einer Umfangsrichtung des Statorkerns 110 ausgerichtet sind, und einen Isolator 112, der im Statorkern 110 vorgesehen ist und der zwischen dem Statorkern 110 und den Statorwicklungen 111 anzuordnen ist. Der Stator 102 wird durch das Gehäuse 104 getragen, wobei der Statorkern 110 in den Gehäuserohrabschnitt 106 passt. Der Zustand einer Isolierung zwischen den Statorwicklungen 111 und dem Statorkern 110 wird durch den Isolator 112 sichergestellt.
• Der Statorkern 110 ist aus einer Vielzahl von Stahlblechen konstruiert, die in einer Achslinienrichtung der Stützwelle 108 geschichtet sind und die magnetische Körper darstellen. Der Statorkern 110 umfasst einen hinteren Jochabschnitt 113, der eine Ringform entlang einer inneren Umfangsfläche des Gehäuserohrabschnitts 106 aufweist, und eine Vielzahl von magnetischen Polzahnabschnitten 114, die aus dem hinteren Jochabschnitt 113 nach innen in einer radialen Richtung vorstehen und die entfernt voneinander in der Umfangsrichtung des Statorkerns 110 angeordnet sind. Die magnetischen Polzahnabschnitte 114 sind in der Umfangsrichtung des Statorkerns 110 gleich beabstandet.
• Die Statorwicklungen 111 sind getrennt in den magnetischen Polzahnabschnitten 114 vorgesehen, was bedeutet, dass die Statorwicklungen 111 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 110 gleich beabstandet sind. Ein sich drehendes magnetisches Feld wird im Stator 102 erzeugt, indem eine elektrische Verbindung mit den Statorwicklungen 111 errichtet wird. Der Rotor 103 dreht sich um die Achslinie der Stützwelle 108 durch die Erzeugung des sich drehenden magnetischen Felds in dem Stator 102.
• Der Rotor 103 umfasst ein Rotorjoch 115 und eine Vielzahl von Permanentmagneten (Rotormagnetpolabschnitte) 116, die im Rotorjoch 115 vorgesehen sind.
• Das Rotorjoch 115 ist eine Form („mold“), die aus Gusseisen hergestellt wird. Das Rotorjoch 115 umfasst, wie in 19 veranschaulicht, einen Rotorjochhauptkörper 117, an dem die Lager 109 angebracht sind, und einen Rotorrohrabschnitt 118, der an einem Außenumfangsabschnitt des Rotorjochhauptkörpers 117 befestigt ist und der so angeordnet ist, dass er koaxial zur Stützwelle 108 ist.
• Das Rotorjoch 115 ist an der Innenseite des Stators 102 angeordnet, wobei eine Außenumfangsfläche des Rotorrohrabschnitts 118 dem Stator 102 in einer radialen Richtung des Rotors 103 zugewandt ist. Dies lässt die Außenumfangsfläche des Rotorrohrabschnitts 118 Frontendflächen der Magnetpolzahnabschnitte 114 in der radialen Richtung zugewandt sein.
• Die Permanentmagneten 116 sind an der Außenumfangsfläche des Rotorrohrabschnitts 118 vorgesehen. Die Permanentmagneten 116 sind in einer Umfangsrichtung (nämlich der Rotationsrichtung des Rotors 103) des Rotors 103 in einem Raum zwischen dem Rotorrohrabschnitt 118 und dem Stator 102 beabstandet voneinander. Die Permanentmagneten 116 sind in diesem Beispiel in der Umfangsrichtung des Rotors 103 gleich beabstandet.
• Ein Durchgangsloch 121 ist in einem mittleren Abschnitt des Rotorjochhauptkörpers 117 ausgebildet. Eine Resolver-Welle 122, die das Innere des Durchgangslochs 121 erreicht, ist in einem Vorderendabschnitt der Stützwelle 108 so vorgesehen, dass sie koaxial zur Stützwelle 108 angeordnet ist. Die Resolver-Welle 122 ist im äußeren Durchmesser kleiner als die Stützwelle 108.
• Ein Außenrotor-Resolver 1, der eingerichtet ist, den Rotationswinkel des Rotors 103 zu erfassen, ist in dem Durchgangsloch 121 des Rotorjochhauptkörpers 117 vorgesehen. Der Resolver 1 umfasst einen Erfassungsstator 2, der an der Resolver-Welle 122 befestigt ist, und einen Erfassungsrotor 3, der dem Erfassungsstator 2 in einer radialen Richtung zugewandt ist und der einen magnetischen Körper darstellt, der relativ zum Erfassungsstators 2 drehbar ist. Der Erfassungsrotor 3 ist an einer Innenfläche des Durchgangslochs 121 des Rotorjochhauptkörpers 117 befestigt. Dies lässt den Erfassungsrotor 3 sich einheitlich mit dem Rotorjochhauptkörper 117 und koaxial mit der Stützwelle 108 und der Resolver-Welle 122 drehen. Der Erfassungsstator 2 und der Erfassungsrotor 3 weisen die gleichen Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform auf.
• Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf diese Weise auf den Resolver 1, der in der sich drehenden elektrischen Maschine 101 vorgesehen ist, kann die Verhinderung einer Erhöhung im Erfassungsfehler umso mehr sichergestellt werden, wenn der Rotationswinkel des Rotors 103 der sich drehenden elektrischen Maschine 101 erfasst wird. Die Steuerungspräzision für die Position und Anzahl von Umdrehungen des Rotors 103 in der sich drehenden elektrischen Maschine 101 kann somit verbessert werden.
• Der Resolver 1 der ersten Ausführungsform ist in der sich drehenden elektrischen Maschine 101 in dem oben beschriebenen Beispiel vorgesehen. Die sich drehende elektrische Maschine 101 könnte anstatt dessen mit dem Resolver 1 der zweiten Ausführungsform versehen sein.
• In dem oben beschriebenen Beispiel könnte der Resolver 1 auf die sich drehende elektrische Maschine 101, die als Motor funktioniert, oder auf eine sich drehende elektrische Maschine 101 angewendet werden, die als Generator funktioniert.
• Fünfte Ausführungsform
• Der Innenrotor-Resolver 1 gemäß der dritten Ausführungsform könnte auf eine Aufzugshubmaschine angewendet werden. 21 stellt eine vertikale Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Aufzugshubmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Eine Aufzugshubmaschine 130 in 21 umfasst den Innenrotor-Resolver 1 gemäß der dritten Ausführungsform, einen Motor 131 und eine Antriebsrolle bzw. -scheibe 132, die sich durch eine Antriebskraft des Motors 131 dreht.
• Der Motor 131 stellt eine sich drehende elektrische Maschine dar, die eingerichtet ist, einen Stator 102, der eine Ringform aufweist, einen Rotor 103, der an der Innenseite des Stators 102 vorgesehen ist und der relativ zum Stator 102 drehbar ist, und ein Gehäuse 104 zu umfassen, welches den Stator 102 und den Rotor 103 trägt bzw. stützt.
• Eine Stützwelle 108 des Gehäuses 104 ist eine hohle, d.h. rohrförmige, Achse, deren Inneres mit einem Durchgangsloch 107 eines Gehäusehauptkörpers 105 verbunden ist. Ein Rotorjoch 115 des Rotors 103 umfasst zusätzlich zu einem Rotorjochhauptkörper 117 und einem Rotorrohrabschnitt 118, eine Resolver-Welle 119, die an einem mittleren Abschnitt des Rotorjochhauptkörpers 117 befestigt ist und die das Innere des Durchgangsloch 107 über das Innere der Stützwelle 108 erreicht. Der Rest der Konfiguration des Motors 131 ist die gleiche wie die Konfiguration der sich drehenden elektrischen Maschine 101 gemäß der vierten Ausführungsform.
• Der Innenrotor-Resolver 1, der eingerichtet ist, den Rotationswinkel des Rotors 103 zu erfassen, ist in dem Durchgangsloch 107 des Gehäusehauptkörpers 105 vorgesehen. Der Resolver 1 umfasst einen Erfassungsstator 2, der an dem Gehäusehauptkörper 105 innerhalb des Durchgangslochs 107 befestigt ist, und einen Erfassungsrotor 3, der dem Erfassungsstator 2 in einer radialen Richtung zugewandt ist und der einen magnetischen Körper darstellt, der relativ zum Erfassungsstator 2 drehbar ist. Der Erfassungsrotor 3 ist an der Resolver-Welle 119 befestigt. Dies lässt den Erfassungsrotor 3 sich einheitlich mit dem Rotor 103 um eine Achslinie der Resolver-Welle 119 drehen, wenn eine elektrische Verbindung mit den Statorwicklungen 111 errichtet wird.
• Die Antriebsrolle 132 ist einheitlich mit dem Rotorjoch 115 gegossen. Die Antriebsrolle 132 wird somit durch die Stützwelle 108 über Lager 109 auf eine Weise gestützt, die die Antriebsrolle 132 frei rotieren lässt. Das Material der Antriebsrolle 132 und des Rotorjochs 115 ist in diesem Beispiel Gusseisen. Die Antriebsrolle 132 ist außerhalb des Bereichs des Stators 102 in der Richtung einer Achslinie der Stützwelle 108 vorgesehen. Die Antriebsrolle 132 dreht sich um die Achslinie der Stützwelle 108 mit der Rotation des Rotors 103. Eine Vielzahl von Hauptseil-Verwendungsnuten 133 sind in einer Außenumfangsfläche der Antriebsrolle 132 entlang einer Umfangsrichtung der Antriebsrolle 132 ausgebildet.
• Eine Vielzahl von Hauptseilen, an denen eine Aufzugskabine (nicht gezeigt) und ein Gegengewicht (nicht gezeigt) aufgehängt werden, sind um die Antriebsrolle 132 entlang den Hauptseil-Verwendungsnuten 133 gewunden. Die Aufzugskabine und das Gegengewicht werden in einem Schacht durch die Rotation der Antriebsrolle 132 angehoben und abgesenkt.
• Eine Bremsvorrichtung 134, die eingerichtet ist, eine Bremskraft an die Antriebsrolle 132 und den Rotor 103 zu geben, ist im Inneren des Rotorrohrabschnitts 118 vorgesehen. Die Bremsvorrichtung 134 umfasst einen Bremsschuh (nicht gezeigt), der in einer radialen Richtung des Rotors 103 relativ zum Rotorrohrabschnitt 118 versetzbar ist. Die Bremsvorrichtung 134 gibt eine Bremskraft an die Antriebsrolle 132 und den Rotor 103, indem der Bremsschuh in Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Rotorrohrabschnitts 118 gebracht wird, und lässt die Bremskraft auf die Antriebsrolle 132 und den Rotor 103 verschwinden, indem der Bremsschuh vom Rotorrohrabschnitt 118 weggezogen wird.
• In der so eingerichteten Aufzugshubmaschine ist der Innenrotor-Resolver 1 gemäß der dritten Ausführungsform im Motor 131 vorgesehen, und die gleichen Wirkungen bzw. Effekte wie jene in der dritten Ausführungsform können dementsprechend erhalten werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Position und die Anzahl von Umdrehungen des Rotors 103 in der sich drehenden elektrischen Maschine 101 mit einer verbesserten Präzision gesteuert werden können.
• In dem oben beschriebenen Beispiel ist der Resolver 1 in der Aufzugshubmaschine 130 vorgesehen, in welcher die Antriebsrolle 132 einheitlich mit dem Rotor 103 ist. Der Resolver 1 könnte anstatt dessen in einer Getriebehubmaschine (Aufzugshubmaschine) vorgesehen sein, in welcher eine Zahnrad- bzw. eine Getriebevorrichtung, die eine Vielzahl von ineinandergreifenden Zahnrädern umfasst, in einem Motor installiert ist, der als eine sich drehende elektrische Maschine dient, so dass die Rotation eines Rotors, der im Motor inkludiert ist, an die Antriebsrolle 132 durch die Getriebevorrichtung übertragen wird. Die Antriebsrolle 132 dreht sich in diesem Fall mit der Rotation des Rotors, der im Motor inkludiert ist, mit einer Umdrehungsanzahl, die gegenüber einer Umdrehungsanzahl des Rotors um ein gewisses Getriebeverhältnis verringert ist.
• In dem oben beschriebenen Beispiel könnte die sich drehende elektrische Maschine 101 gemäß der vierten Ausführungsform als dem Motor 131 auf die Aufzugshubmaschine angewendet werden. Wenn die sich drehende elektrische Maschine 101 gemäß der vierten Ausführungsform als Motor 131 auf die Aufzugshubmaschine angewendet wird, ist der Außenrotor- Resolver 1 gemäß der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform im Motor 131 vorgesehen.
• In der vierten Ausführungsform könnte der Innenrotor-Resolver 1 gemäß der dritten Ausführungsform in einer sich drehenden elektrischen Maschine mit der gleichen Konfiguration wie der Konfiguration des Motors 131 in der fünften Ausführungsform vorgesehen werden.
• In der vierten Ausführungsform und der fünften Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf eine sich drehende elektrische Innenrotor-Maschine angewendet, bei der der ringförmige Stator 102 den Außenumfang des Rotors 103 umgibt. Die vorliegende Erfindung könnte anstatt dessen auf eine sich drehende elektrische Außenrotor-Maschine angewendet werden, bei der der ringförmige Rotor 103 den Außenumfang des Stators 102 umgibt.
• In der vierten Ausführungsform und der fünften Ausführungsform ist der Resolver 1 in einem Permanentmagnetmotor vorgesehen, in welchem die Permanentmagneten 116 in dem Rotor 103 inkludiert sind. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und der Resolver 1 könnte z.B. in einem Induktionsmotor vorgesehen sein.
• In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen dienen die ersten Wicklungen 231 als COS-Phasen-Erfassungswicklungen und die zweiten Wicklungen 241 dienen als SIN-Phasen-Erfassungswicklungen. Jedoch könnten die ersten Wicklungen 231 als die SIN-Phasen-Erfassungswicklungen verwendet werden, und die zweiten Wicklungen 241 könnten als die COS-Phasen-Erfassungswicklungen verwendet werden.
• In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen sind zwei Typen von ersten Wicklungen 231, die sich in einer radialen Wicklungsbreite voneinander unterscheiden, in der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 umfasst. Jedoch könnte die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 drei oder mehr Typen von ersten Wicklungen 231 umfassen, die sich in einer radialen Wicklungsbreite voneinander unterscheiden. In diesem Fall werden eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 eines Typs, wobei jede eine maximale radiale Wicklungsbreite aufweist, als maximal breite Wicklungen definiert, und eine Vielzahl von ersten Wicklungen 231 von anderen Typen, die hinsichtlich einer Wicklungsbreite kleiner als die maximal breiten Wicklungen hinsichtlich einer radialen Wicklungsbreite sind, werden als nicht maximal breite Wicklungen definiert. Ferner werden in diesem Fall durch die Anpassung bzw. Einstellung der jeweiligen Radialpositionen der ersten Wicklungen 231 jedes Typs so angepasst, dass die gesamte radiale Wicklungsbreite von jeder nicht maximal breiten Wicklung in die radiale Wicklungsbreite der maximal breiten Wicklungen fällt, wenn die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 entlang der Umfangsrichtung des Erfassungsstators 2 betrachtet wird.
• In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen wird die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 als eine Anpassungswicklungsgruppe bzw. Einstellwicklungsgruppe einschließlich einer Vielzahl von Typen von Erfassungswicklungen verwendet, von denen jeder eine andere radiale Wicklungsbreite aufweist. Jedoch könnte die zweite Erfassungswicklungsgruppe 24 als die Anpassungs- bzw. Einstellerfassungswicklungsgruppe verwendet werden. In diesem Fall könnten die Typen der radialen Wicklungsbreiten der jeweiligen zweiten Wicklungen 241, die in der zweiten Erfassungswicklungsgruppe 24 umfasst sind, zwei Typen oder drei oder mehr Typen sein.
• In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen wird als die erste Erfassungswicklungsgruppe 23 die Anpassungswicklungsgruppe bzw. Einstellwicklungsgruppe verwendet, die eine Vielzahl von Typen der ersten Erfassungswicklungen 231 umfasst, die sich in einer radialen Wicklungsbreite voneinander unterscheiden. Jedoch könnte die jeweiligen ersten Wicklungen 231, die in der ersten Erfassungswicklungsgruppe 23 umfasst sind, die gleiche radiale Wicklungsbreite aufweisen. Selbst beim Anwenden dieser Konfiguration könnte ein Fall vermieden werden, bei dem die Anregungswicklung 22, die erste Wicklung 231 und die zweite Wicklung 241 alle um den gleichen Zahn 27 gewickelt sind, und Wicklungskollapse und Wicklungsfluktuationen der Wicklungen 22, 231 und 241 auf den Zähne 27 können dementsprechend unterdrückt werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die vorliegende Erfindung auf einen Fall anwendbar sein kann, bei dem sich die Anzahl von Windungen ändert, und auf einen Fall angewendet werden kann, bei dem die gleiche Wicklungsbreite auch verwendet wird, wenn zwei oder mehr Wicklungsbreiten verwendet werden.
• In dem oben beschriebenen Beispiel wird die vorliegende Erfindung auf einen Resolver mit variablem Widerstand („reluctance“) angewendet. Die vorliegende Erfindung könnte auf einen Drehtransformer-Resolver angewendet werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 2012163359 A [0003]

Claims (9)

1. Resolver, der aufweist: einen Erfassungsstator; und einen Erfassungsrotor, der relativ zum Erfassungsstator drehbar ist, wobei der Erfassungsrotor eine Vielzahl von Einzelpolen umfasst, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind und die so angeordnet sind, dass jeder der Vielzahl von Einzelpolen dem Erfassungsstator in einer radialen Richtung zugewandt ist, wobei der Erfassungsstator einen Erfassungsstator-Kern sowie eine erste Erfassungswicklungsgruppe, eine zweite Erfassungswicklungsgruppe und eine Vielzahl von Anregungswicklungen umfasst, die für den Erfassungsstator-Kern vorgesehen sind, wobei der Erfassungsstator-Kern eine Vielzahl von Zähnen umfasst, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die erste Erfassungswicklungsgruppe eine Vielzahl von ersten Wicklungen als Erfassungswicklungen umfasst, wobei die zweite Erfassungswicklungsgruppe als Erfassungswicklungen eine Vielzahl von zweiten Wicklungen umfasst, die sich von der Vielzahl von ersten Wicklungen in einer Phase einer Erfassungsspannung unterscheidet, wobei jede der Vielzahl von Anregungswicklungen um jeden der Vielzahl von Zähnen gewickelt ist, wobei jede der Vielzahl von ersten Wicklungen und jede der Vielzahl von zweiten Wicklungen um sich voneinander unterscheidende Zähne der Vielzahl von Zähnen gewickelt sind, ohne um den gleichen Zahn gewickelt zu sein, wobei jede der Erfassungswicklungen und jede der Vielzahl von Anregungswicklungen, die um den gleichen Zahn gewickelt sind, so angeordnet sind, dass sie in der radialen Richtung voneinander getrennt sind.
2. Resolver nach Anspruch 1, wobei die erste Erfassungswicklungsgruppe und/oder die zweite Erfassungswicklungsgruppe eine Einstellwicklungsgruppe ist, wobei die Einstellwicklungsgruppe die Erfassungswicklungen einer Vielzahl von Typen umfasst, die sich hinsichtlich einer Wicklungsbreite in einer radialen Richtung des Erfassungsstators unterscheiden, und wobei angenommen wird, dass in der Einstellwicklungsgruppe die Erfassungswicklungen, die jeweils eine maximale Wicklungsbreite aufweisen, als maximal breite Wicklungen definiert sind und dass die Erfassungswicklungen, die in einer Wicklungsbreite schmaler als die maximal breiten Wicklungen sind, als nicht maximal breite Wicklungen definiert sind, wobei ein Bereich der Wicklungsbreite von jeder der nicht maximal breiten Wicklungen in einen Bereich der Wicklungsbreite von jeder der maximal breiten Wicklungen in einer radialen Richtung des Erfassungsstators fällt, wenn der Erfassungsstator entlang einer Umfangsrichtung betrachtet wird.
3. Resolver nach Anspruch 2, wobei eine Mittelposition der nicht maximal breiten Wicklung mit einer Mittelposition der maximal breiten Wicklung in der radialen Richtung des Erfassungsstators übereinstimmt, wenn der Erfassungsstator entlang der Umfangsrichtung betrachtet wird.
4. Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Erfassungswicklungsgruppe und/oder die zweite Erfassungswicklungsgruppe vorwärts gerichtete Wicklungen umfasst, die die Erfassungswicklungen sind, die in einer Vorwärtsrichtung gewickelt sind, und umgekehrt gerichtete Wicklungen umfasst, die die Erfassungswicklungen sind, die in einer umgekehrten Richtung gewickelt sind, und wobei eine Gesamtanzahl von Windungen der vorwärts gerichteten Wicklungen und eine Gesamtanzahl von Windungen der umgekehrt gerichteten Wicklungen gleich zueinander sind.
5. Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Anzahl von Polpaaren der Vielzahl von Anregungswicklungen M ist, was eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei eine Anzahl von Einzelpolen N ist, was eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei räumliche Verteilungen einer Anzahl von Windungen der Vielzahl von ersten Wicklungen und der Vielzahl von zweiten Wicklungen jeweils aus einer Summe von Funktionen, die durch eine Sinuswelle einer ( |M±N| )-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt sind, und Funktionen erhalten wird, die durch eine Sinuswelle einer ( |M-|M±N|| )-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt sind, wobei die Sinuswelle der ( |M—|M+N|| )-ten räumlichen Ordnung eine Amplitude aufweist, die gleich einer Amplitude der Sinuswelle der ( |M±N| )-ten räumlichen Ordnung ist, wobei die Anzahl von Polpaaren M der Vielzahl von Anregungswicklungen 9 ist, und wobei die Anzahl der Einzelpolen N 15, 24 oder 30 ist.
6. Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Anzahl von Polpaaren der Vielzahl von Anregungswicklungen M ist, was eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei eine Anzahl der Einzelpole N ist, was eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei räumliche Verteilungen einer Anzahl von Windungen der ersten Wicklungen und der zweiten Wicklungen jeweils aus einer Summe von Funktionen, die durch eine Sinuswelle einer ( |M±N| )-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt werden, und Funktionen erhalten werden, die durch eine Sinuswelle einer ( |M-|M±N|| )-ten räumlichen Ordnung ausgedrückt werden, wobei die Sinuswelle der ( |M-|M±N|| )-ten räumlichen Ordnung eine Amplitude aufweist, die gleich einer Amplitude der Sinuswelle der ( |M±N| )-ten räumlichen Ordnung ist, wobei die Anzahl der Polpaare M der Vielzahl von Anregungswicklungen 15 ist, und wobei die Anzahl von Einzelpolen N 10 oder 20 ist.
7. Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Erfassungsstator ferner einen nicht magnetischen Körper umfasst, der zwischen der Vielzahl von Anregungswicklungen und der Vielzahl von Zähnen sowie zwischen den Erfassungswicklungen und der Vielzahl von Zähnen angeordnet ist, und wobei der nicht magnetische Körper einen Trennabschnitt umfasst, der zwischen der Anregungswicklung und der Erfassungswicklung angeordnet ist, die um den gleichen Zahn gewickelt sind.
8. Eine sich drehende elektrische Maschine, die aufweist: einen Stator; einen Rotor, der relativ zum Stator drehbar ist; und den Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich der Erfassungsrotor einheitlich mit dem Rotor dreht.
9. Aufzugshubmaschine, die aufweist: einen Motor, der umfasst: einen Stator; einen Rotor, der relativ zum Stator drehbar ist; und den Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und eine Antriebsrolle, die zusammen mit einer Rotation des Rotors gedreht wird, wobei der Erfassungsrotor einheitlich mit dem Rotor gedreht wird.

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