DE212015000325U1

DE212015000325U1 - Resolver

Info

Publication number: DE212015000325U1
Application number: DE212015000325.6U
Authority: DE
Original assignee: LS Automotive Technologies Co Ltd
Current assignee: LS Automotive Technologies Co Ltd
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2018-06-15
Anticipated expiration: 2025-12-30
Also published as: JP6650188B2; WO2017082465A1; KR101681648B1; US10931184B2; US20180316253A1; JP2018536877A

Abstract

Resolver, umfassend einen Stator mit mindestens einer Erregerspule und mindestens einer Ausgangsspule und einen Rotor, der mit einem vorbestimmten Spalt zu dem Stator mittig in dem Stator angeordnet ist, wobei der Rotor zur Veränderung eines Spaltleitwerts gegenüber dem Stator mittels einer Welle drehbar ist, wobei ein Flächenverhältnis (As / Ar) zwischen dem Stator und dem Rotor folgende Gleichung 1 erfüllt:wobei As für eine Schnittfläche des Stators steht und Ar für eine Schnittfläche des Rotors steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 11. November 2015 in der Republik Korea eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0158174 , deren Offenbarung hiermit per Verweis einbezogen ist.
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Resolver und insbesondere einen Resolver zur Messung eines Drehwinkels und einer Drehzahl einer drehenden Vorrichtung, wie z. B. eines Motors.
STAND DER TECHNIK
Gattungsgemäß ist ein Resolver eine Art von Sensor zum Messen eines Drehwinkels und einer Drehzahl einer drehenden Vorrichtung, wie z. B. eines Motors. Der Resolver findet heutzutage breite Verwendung auf zahlreichen technischen Gebieten, insbesondere bei Hochpräzisionsregelsystemen, wie zum Beispiel einem elektrischen Servolenksystem, welches eine hochpräzise Messung und Regelung eines Drehwinkels und einer Drehzahl erfordert. Daher ist es notwendig, verschiedene Faktoren, die Einfluss auf die Messleistung des Resolvers haben, zu identifizieren und zu analysieren und diese Faktoren bei der Konstruktion des Resolvers zu berücksichtigen, um Messfehler des Resolvers zu minimieren und die Messgenauigkeit maximal zu verbessern.
Im Stand der Technik ist jedoch lediglich vorgesehen, die Messleistung durch Veränderung der Beschaffenheit einer Erregerspule und einer Ausgangsspule, die an einem Stator eines Resolvers angeordnet sind, zu verbessern, wie dies in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1996-178611 offenbart ist, oder es ist lediglich vorgesehen, die Messleistung durch Veränderung einer Form eines Rotors eines Resolvers zu verbessern, wie dies in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2005-49183 offenbart ist. Ein Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor wird also nicht als die Messleistung des Resolvers beeinflussender Faktor angesehen. Mit anderen Worten: Wenn ein Rotor mit einer Fläche versehen wird, die verglichen mit der Fläche des Stators zu einem gewissen Grad kleiner oder größer ist, kommt es zu einer Konzentration eines Verlaufs eines magnetischen Flusses in Richtung des Stators oder des Rotors oder es wird eine magnetische Sättigung erzeugt, so dass eine Strömung des magnetischen Flusses gestört wird, wodurch sich die Messleistung des Resolvers verschlechtert. Im Stand der Technik findet dieser Nachteil jedoch keine Berücksichtigung bei der Konstruktion des Resolvers.
Des Weiteren wird im Stand der Technik nicht vorgeschlagen, ein Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor auf einfache Weise zu optimieren und das Flächenverhältnis zur Erleichterung des Konstruktionsaufwands für den Resolver bei der Konstruktion des Resolvers zu berücksichtigen.
OFFENBARUNG
Technische Aufgabe
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme des Stands der Technik zu lösen. Mithin ist die vorliegende Offenbarung darauf gerichtet, einen Resolver zu schaffen, durch welchen eine Messgenauigkeit verbesserbar ist, Herstellungskosten reduzierbar sind und der Konstruktionsaufwand für einen Entwickler durch Verhinderung einer magnetischen Sättigung erleichterbar ist, ohne dass die Größe oder das Gewicht des Resolvers übermäßig steigt.
Technische Lösung
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht einen Resolver vor, umfassend einen Stator mit mindestens einer Erregerspule und mindestens einer Ausgangsspule und einen Rotor, der mit einem vorbestimmten Spalt zu dem Stator mittig in dem Stator angeordnet ist, wobei der Rotor zur Veränderung eines Spaltleitwerts gegenüber dem Stator mittels einer Welle drehbar ist, wobei ein Flächenverhältnis (As / Ar) zwischen dem Stator und dem Rotor folgende Gleichung 1 erfüllt: $0,22 \leq As/Ar \leq 0,37$
wobei As für eine Schnittfläche des Stators steht und Ar für eine Schnittfläche des Rotors steht.
Bei einer Ausführungsform kann der Stator eine Ringform aufweisen, und eine Schnittfläche (As) des Stators kann durch folgende Gleichung 2 definiert sein: $As = π {(a/ 2)}^{2} - π {(b/ 2)}^{2}$
wobei As für eine Schnittfläche des Stators steht, a für einen maximalen Außendurchmesser des Stators steht und b für einen minimalen Innendurchmesser des Stators steht.
Bei einer Ausführungsform kann der Stator ein rückwärtiges Joch mit einem ringförmigen Körper und eine Vielzahl von Zähnen und eine Vielzahl von Nuten umfassen, die abwechselnd an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochs ausgebildet sind, und die Erregerspule oder die Ausgangsspule kann auf die Zähne gewickelt und in den Nuten aufgenommen sein.
Bei einer Ausführungsform können die Zähne jeweils ein T-förmiges vorderes Ende und einen an dem Innenumfang des rückwärtigen Jochs vorstehenden Stützabschnitt zur Stützung des vorderen Endes aufweisen, wobei die Erregerspule oder die Ausgangsspule auf den Stützabschnitt gewickelt ist.
Bei einer Ausführungsform kann der maximale Außendurchmesser (a) des Stators als ein Außendurchmesser des rückwärtigen Jochs definiert sein, und der minimale Innendurchmesser (b) des Stators kann als ein Durchmesser eines durch Verbinden von Endpunkten der Vielzahl von Zähnen gebildeten Kreises definiert sein.
Bei einer Ausführungsform kann eine Schnittfläche (Ar) des Rotors durch folgende Gleichung 3 definiert sein: $Ar = π {(c/2)}^{2} - π {(d/ 2)}^{2}$
wobei Ar für eine Schnittfläche des Rotors steht, c für einen maximalen Außendurchmesser des Rotors steht und d für einen minimalen Innendurchmesser des Rotors steht.
Bei einer Ausführungsform kann der Rotor einen ringförmigen Körper mit einer mittigen Öffnung, in welche die Welle eingesetzt ist, und eine Vielzahl von an einem Außenumfang des ringförmigen Körpers ausgebildeten Schenkelpolen umfassen.
Bei einer Ausführungsform kann der Schenkelpol eine Bogenform mit einem Krümmungsradius aufweisen, der zumindest kleiner als ein Krümmungsradius des Rotors ist.
Bei einer Ausführungsform kann der maximale Außendurchmesser (c) des Rotors als ein Durchmesser eines durch Verbinden von Spitzenpunkten der Vielzahl von Schenkelpolen gebildeten Kreises definiert sein, und der minimale Innendurchmesser (d) des Rotors kann als ein Durchmesser der mittigen Öffnung definiert sein.
Bei einer Ausführungsform kann der Rotor oder der Stator ein durch Lamellierung von magnetischen Stahlblechen vorbestimmter Dicke ausgebildetes Stahlblechpaket sein.
Bei einer Ausführungsform kann der Rotor in ein Ende einer Welle eines an einer elektrischen Servolenkvorrichtung montierten Motors eingepresst sein.
Bei einer Ausführungsform kann der maximale Außendurchmesser des Stators im Bereich von 15 mm bis 280 mm liegen.
Vorteilhafte Wirkungen
Da nach der vorliegenden Offenbarung ein Flächenverhältnis zwischen einem Stator und einem Rotor bei der Konstruktion eines Resolver optimiert wird, ist es möglich, eine magnetische Sättigung des Resolvers zu verhindern, die Messgenauigkeit zu verbessern und die Herstellungskosten zu reduzieren, ohne dass die Größe oder das Gewicht des Resolvers übermäßig steigen.
Da eine Fläche des Stators und eine Fläche des Rotors als ungefähre Werte berechnet sind und vorgesehen ist, dass ein Zahlenbereich für die Optimierung eines Flächenverhältnisses zwischen dem Stator und dem Rotor bei der Konstruktion des Resolvers berücksichtigt wird, ist es außerdem möglich, einen Konstruktionsaufwand für den Resolver zur verringern und Konstruktionsfehler zu vermeiden.
Des Weiteren geht aus der nachfolgenden Beschreibung für den Fachmann offensichtlich hervor, dass durch zahlreiche Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung auch zahlreiche vorstehend nicht erwähnte Aufgaben lösbar sind.
Figurenliste

1 zeigt in Querschnittsansicht einen Resolver nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine Versuchsumgebung eines Resolvers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3a bis 3f zeigen Diagramme, die einen Messfehler in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen einen Stator und einem Rotor schematisch abbilden.
4 zeigt eine Tabelle, die einen maximalen Messfehler in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor darstellt.
5 zeigt ein Diagramm, das einen Veränderungstrend des maximalen Messfehlers in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor abbildet.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, um Lösungen für die technischen Aufgaben der vorliegenden Offenbarung klar zu erläutern. In der vorliegenden Offenbarung wird allerdings auf eine Erläuterung des Standes der Technik verzichtet, sofern sie der Klarheit des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung abträglich wäre. Außerdem sind die hier verwendeten Begriffe unter Berücksichtigung von Funktionen in der vorliegenden Offenbarung definiert und können je nach Absicht eines Konstrukteurs, eines Herstellers oder dergleichen oder je nach Usus abweichen. Somit sind die Begriffe anhand der Gesamtoffenbarung der Beschreibung zu definieren.
1 zeigt in Querschnittsansicht einen Resolver nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie 1 zeigt, umfasst ein Resolver 100 einen Stator 110 und einen Rotor 120. Der Stator 110 weist in seiner Gesamtheit eine ringförmige Struktur auf, und am Innenumfang des Resolvers 100 sind mindestens eine Erregerspule (nicht gezeigt) und mindestens eine Ausgangsspule (nicht gezeigt) angeordnet. Derzeit findet ein Stator 110 mit einer einphasigen Erregerspule und zweiphasigen Ausgangsspulen breite Verwendung. Dieser Stator 110 kann ein einen ringförmigen Körper des Stators 110 bildendes rückwärtiges Joch 112 und eine Vielzahl von an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochs 112 ausgebildeten Zähnen 114 umfassen. Zwischen Zähnen des Stators 110 ist eine Nut 116 zur Aufnahme einer Spule ausgebildet, und die Erregerspule und die Ausgangsspule sind jeweils auf die Zähne 114 gewickelt und in den Nuten 116 aufgenommen. Hierbei können die Zähne 114 des Stators 110 jeweils ein vorderes Ende 114a mit einer T-Form und einen Stützabschnitt 114b umfassen, der zur Stützung des vorderen Endes 114a an dem Innenumfang des rückwärtigen Jochs 112 vorsteht, so dass eine Erregerspule oder eine Ausgangsspule darauf gewickelt ist.
Der Rotor 120 weist eine dem Stator 110 entsprechende Form auf, und der Rotor 120 ist mittels einer Welle drehbar mit einem vorbestimmten Spalt zu dem Stator 110 mittig in dem Stator 110 angeordnet. Hierbei wirkt der Rotor 120, zur Veränderung eines Spaltleitwerts gegenüber dem Stator 110 mit dem Stator 110 zusammen. Hierzu kann der Rotor 120 einen ringförmigen Körper mit einer mittigen Öffnung 126, in welche die Welle eingesetzt ist, eine Vielzahl von an dem Außenumfang des ringförmigen Körpers ausgebildeten Schenkelpolen 122 und eine Verbindungseinrichtung 124 zur Verbindung der Schenkelpole miteinander umfassen. Wenn der Resolver beispielsweise auf eine elektrische Servolenkvorrichtung angewendet wird, kann der Rotor 120 durch die mittige Öffnung 126 hindurch in ein Ende einer Welle eines an der elektrischen Lenkvorrichtung montierten Motors eingepresst sein. Außerdem kann der Stator 110 oder der Rotor 120 aus einem durch Lamellierung einer Vielzahl von ferromagnetischen Stahlblechen von vorbestimmter Dicke gebildeten Stahlblechpaket oder aus einem einzelnen ferromagnetischen Stahlblech von vorbestimmter Dicke gebildet sein.
Wird nun eine Erregungsspannung an die an dem Stator 110 angeordnete Erregerspule angelegt und der Rotor 120 mittels der an die mittige Öffnung 126 gekoppelten Welle gedreht, verändert der Rotor 120 mittels des Schenkelpols 122 und der Verbindungseinrichtung 124 einen Spaltleitwert gegenüber dem Stator 110. Folglich werden sinusförmige und cosinusförmige Spannungssignale durch die Ausgangsspule des Stators 110 ausgegeben. Anhand dieser Ausgangssignale misst der Resolver 100 einen Drehwinkel, eine Drehzahl oder dergleichen der Welle.
Wenn der Stator 110 hierbei mit einer Fläche versehen ist, die bezogen auf einen zu der Welle orthogonalen Schnitt, nämlich einen Querschnitt, signifikant größer oder kleiner als eine Fläche des Rotors 120 ist, wird ein magnetischer Flussweg auf den Stator 110 oder auf den Rotor 120 konzentriert, was zu einem übermäßig geballten (engl. crowded) magnetischen Fluss oder zur Erzeugung einer magnetischen Sättigung führt, wodurch eine Strömung des magnetischen Flusses gestört wird und sich die Messleistung des Resolvers infolgedessen verschlechtert.
Daher ist bei dem Resolver 100 nach der vorliegenden Offenbarung ein Flächenverhältnis zwischen dem Stator 110 und dem Rotor 120 optimiert. Mit anderen Worten liegt bei dem Resolver 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Verhältnis (Ar / As) einer Rotorfläche (Ar) zu einer Statorfläche (As) in dem Bereich von 0,22 bis 0,37. Bei dem Resolver 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist also das Verhältnis (Ar / As) der Rotorfläche (Ar) zu der Statorfläche (As) wie in der folgenden Gleichung 1 definiert. $0,22 \leq Ar/As \leq 0,37$
wobei As für eine Statorfläche steht und Ar für eine Rotorfläche steht.
Hierbei ist die Statorfläche (As) wie in der folgenden Gleichung 2 definiert. $As = π {(a/2)}^{2} - π {(b/2)}^{2}$
wobei As für eine Statorfläche steht, a für einen maximalen Außendurchmesser des Stators steht und b für einen minimalen Innendurchmesser des Stators steht.
Mit anderen Worten ist die Statorfläche (As) durch Subtrahieren einer Fläche eines Kreises, dessen Durchmesser dem minimalen Innendurchmesser (b) des Stators 110 entspricht, von einer Fläche eines Kreises, dessen Durchmesser dem maximalen Außendurchmesser (a) des Stators 110 entspricht, berechenbar. Dabei kann der Stator 110 ein rückwärtiges Joch 112 mit einem ringförmigen Körper und eine Vielzahl von Zähnen 114 und eine Vielzahl von Nuten 116 umfassen, die abwechselnd an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochs 112 ausgebildet sind. Hierbei kann der maximale Außendurchmesser (a) des Stators 110 als der maximale Außendurchmesser des rückwärtigen Jochs 112 definiert sein. Dabei kann der maximale Außendurchmesser (a) des Stators 110 basierend auf dem Außenumfang des rückwärtigen Jochs 112 festgelegt sein, welcher sich von dem Mittelpunkt gesehen an der äußersten Seite befindet, wobei jedoch ein Abschnitt, der in keinem Zusammenhang mit einer Hauptfunktion des Stators 110 steht, wie zum Beispiel ein Vorsprung zur Verschraubung mit einer vergleichsweise kleineren Fläche, nicht zu dem Außendurchmesser des Stators 110 zählt.
Außerdem kann der minimale Innendurchmesser (b) des Stators 110 als ein Durchmesser eines gedachten Kreises definiert sein, der durch Verbinden von Endpunkten der Vielzahl von Zähnen 114 gebildet ist. Zum Beispiel kann der minimale Innendurchmesser (b) des Stators 110 einem kürzesten Abstand zwischen den beiden auf bezogen auf den Mittelpunkt des Stators 110 gegenüberliegenden Seiten angeordneten Zähnen entsprechen.
Hierbei ist die Rotorfläche (Ar) wie in der folgenden Gleichung 3 definiert. $Ar = π {(c/ 2)}^{2} - π {(d/ 2)}^{2}$
wobei Ar für eine Rotorfläche steht, c für einen maximalen Außendurchmesser des Rotors steht und d für einen minimalen Innendurchmesser des Rotors steht.
Mit anderen Worten kann die Rotorfläche (Ar) durch Subtrahieren einer Fläche eines Kreises, dessen Durchmesser dem minimalen Innendurchmesser (d) des Rotors 120 entspricht, von einer Fläche eines Kreises, dessen Durchmesser dem maximalen Außendurchmesser (c) des Rotors 120 entspricht, berechnet werden. Wenn der Rotor 120 einen ringförmigen Körper mit einer mittigen Öffnung 126, in welche die Welle eingesetzt ist, und eine Vielzahl von an einem Außenumfang des ringförmigen Körpers ausgebildeten Schenkelpolen 122 umfasst und auch die Vielzahl von Schenkelpolen 122 eine Bogenform mit einem Krümmungsradius aufweist, der kleiner als ein Krümmungsradius des Rotors 120 ist, kann der maximale Außendurchmesser (c) des Rotors 120 als ein Durchmesser eines gedachten Kreises definiert sein, der durch Verbinden von Spitzenpunkten der Vielzahl von Schenkelpolen 122 gebildet ist. Zum Beispiel kann der maximale Außendurchmesser (c) des Rotors 120 einem linearen Abstand zwischen Spitzenpunkten von den beiden Schenkelpolen entsprechen, die auf bezogen auf den Mittelpunkt des Rotors 120 gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
Außerdem kann der minimale Innendurchmesser (d) des Rotors 120 als ein Innendurchmesser der mittigen Öffnung 126 definiert sein. Dabei kann der minimale Innendurchmesser (d) des Rotors 120 basierend auf einem Innenumfang festgelegt sein, der von dem Mittelpunkt am nächsten angeordnet ist, wobei jedoch ein Abschnitt, der nicht in Zusammenhang mit einer Hauptfunktion des Rotors 120 steht, wie zum Beispiel ein Vorsprung oder eine Nut zur Kopplung der Welle mit einer vergleichsweise kleineren Fläche, nicht zu dem Innendurchmesser des Rotors 120 zählt.
Ein Flächenverhältnis (Ar/As) des Stators 110 und des Rotors 120 des Resolvers 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist wie in der folgenden Gleichung 4 auf Basis von Gleichung 1 und 2 ausdrückbar. $0,22 \leq (c^{2} - d^{2}) / (a^{2} - b^{2}) \leq 0,37$
wobei a für einen maximalen Außendurchmesser des Stators 110 steht, b für einen minimalen Innendurchmesser des Stators 110 steht, c für einen maximalen Außendurchmesser des Rotors 120 steht, d für einen minimalen Innendurchmesser des Rotors 120 steht und (c² - d²) / (a² - b²) für ein Verhältnis (Ar / As) einer Rotorfläche zu einer Statorfläche steht.
Hierbei kann der maximale Außendurchmesser des Stators 110 in dem Bereich von 15 mm bis 280 mm liegen. Wenn der maximale Außendurchmesser des Stators 110 kleiner als 15 mm ist, d. h., wenn der Resolver 100 eine übermäßig kleine Größe aufweist, kommt es zu Interferenzen zwischen jeweils an den Zähnen 114 des Stators 110 erzeugten magnetischen Flüssen, und somit ist das Flächenverhältnis mittels Gleichung 4 nicht ohne Weiteres optimierbar. Wenn außerdem der maximale Außendurchmesser des Stators 110 größer als 280 mm ist, d. h., wenn der Resolver 100 eine übermäßig große Größe aufweist, nimmt ein Fehler bei der Annäherung der Flächen des Stators 110 und des Rotor 120 zu, und somit ist das Flächenverhältnis mittels Gleichung 4 nicht ohne Weiteres optimierbar.
Im Folgenden wird die Messleistung des Resolvers in Abhängigkeit von dem Flächenverhältnis (Ar / As) zwischen dem Stator und dem Rotor anhand eines Versuchsbeispiels wie folgt belegt.
2 zeigt eine Versuchsumgebung eines Resolvers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie 2 zeigt wurde bei diesem Versuchsbeispiel ein Resolvermuster 20 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an ein Ende einer Welle eines Motors 10 gekoppelt, und an das andere Ende der Welle des Motors 10 wurde ein Encoder 30 gekoppelt, und anschließend wurden Ausgangssignalverläufe des Resolvermusters 20 und des Encoders 30 mittels einer Recheneinrichtung 40 analysiert, um einen Fehler des Resolvermusters 20 zu messen.
Herstellung eines Resolvermusters
Es wurde eine Vielzahl von einen Stator mit einem Außendurchmesser im Bereich von 15 mm bis 280 mm umfassenden und mit einem Flächenverhältnis (Ar/As) zwischen dem Stator und dem Rotor im Bereich von 5 % bis 46 % versehenen Resolvermustern hergestellt. Der Stator und der Rotor eines jeden Musters wurden zur Minimierung eines Verlusts, wie z. B. eines Eisenverlusts, durch Lamellierung von ferromagnetischen Stahlblechen mit einer Dicke von 0,5 mm ausgebildet. Außerdem wurde der Stator mit 24 Zähnen versehen und der Rotor mit 10 Schenkelpolen versehen.
Messung von Fehlern
Versuchsbedingungen wurden auf eine Versuchstemperatur von 24,5 °C, eine angelegte Spannung von 7 Veff, eine Frequenz von 10 kHz und eine Drehzahl von 60 U/min an dem Rotor festgelegt, und weitere Versuchsbedingungen außer dem Flächenverhältnis (Ar / As) wurden von Resolvermuster zu Resolvermuster konstant gehalten. Während des Betriebs der Welle des Motors 10 wurde mittels der Recheneinrichtung 40 ein Drehwinkelprofil des Resolvermusters 20 berechnet, und das Drehwinkelprofil des Resolvermusters 20 wurde mit einem Drehwinkelprofil des Encoders 30 verglichen, um einen Messfehler für jedes Muster zu berechnen. Außerdem wurde ein bei diesem Versuchsbeispiel angestrebter maximal zulässiger Fehler des Resolvers auf ±0,5° festgelegt. Der Resolver mit einer den maximal zulässigen Fehler von ±0,5° erfüllenden Messleistung ist auf zahlreiche Präzisionsregelsysteme anwendbar, wodurch eine vielfältige Anwendbarkeit bei hoher Messpräzision gegeben ist.
3a bis 3f zeigen Diagramme, welche einen Messfehler in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen einen Stator und einem Rotor schematisch abbilden.
Aus 3a bis 3c ist ersichtlich, dass bei einem Flächenverhältnis (Ar / As) des Rotors zu dem Stator von 5 % ein Messfehler bei fortgesetzter Drehung des Rotors zwischen einem Maximalwert von 1,344° und einem Minimalwert von -0,031° variiert und der maximale Messfehler, welcher ein Absolutwert ist, 1,344° beträgt. Außerdem ist ersichtlich, dass der maximale Messfehler bei einer Zunahme des Flächenverhältnisses (Ar/As) auf 5 %, 10 %, 15 %, 20 % und 21 % allmählich auf 1,344°, 1,183°, 0,733°, 0,692° und 0,595° sinkt und dass, wenn das Flächenverhältnis (Ar / As) bei 22 % angelangt, der maximale Messfehler 0,453° wird, was niedriger ist als der maximal zulässige Fehler von 0,5°.
Außerdem ist aus 3d bis 3f ersichtlich, dass bei einem Anstieg des Flächenverhältnisses (Ar / As) des Rotors zu dem Stator von 23 % auf 29 % der maximale Messfehler von 0,372° auf 0,213° sinkt und somit einen niedrigsten Punkt erreicht und der maximale Messfehler bei einem Anstieg des Flächenverhältnisses (Ar / As) auf bis zu 37 % dann auf 0,483° steigt. Außerdem ist ersichtlich, dass bei einem weiteren Anstieg des Flächenverhältnisses (Ar / As) auf 38 %, 40 % und 46 % der maximale Messfehler über den zulässigen Fehlerbereich hinaus auf 0,582°, 0,626° bzw. 1,002° steigt.
4 zeigt eine Tabelle eines maximalen Messfehlers in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor.
5 zeigt ein Diagramm, das einen Veränderungstrend des maximalen Messfehlers in Abhängigkeit von einem Flächenverhältnis zwischen dem Stator und dem Rotor abbildet.
Aus 4 und 5 ist ersichtlich, dass bei einer allmählichen Zunahme des Flächenverhältnisses (Ar / As) des Rotors zu dem Stator von 5 % auf 46 % der maximale Messfehler des Resolvers grundsätzlich sinkt und dann wieder ansteigt. Mit anderen Worten: Wenn das Flächenverhältnis (Ar/As) von 5 % auf 21 % steigt, nimmt der maximale Messfehler des Resolvers grundsätzlich ab, erfüllt aber nicht den zulässigen Fehlerbereich. Wenn das Flächenverhältnis (Ar/As) indes in dem Bereich von 22 % bis 37 % liegt, erfüllt der maximale Messfehler des Resolvers den zulässigen Fehlerbereich. Wenn das Flächenverhältnis (Ar/As) jedoch weiter auf über 37 % steigt, erfüllt der maximale Messfehler des Resolvers den zulässigen Fehlerbereich nicht.
Da nach der vorliegenden Offenbarung ein Flächenverhältnis zwischen einem Stator und einem Rotor bei der Konstruktion eines Resolvers wie zuvor beschrieben optimiert wird, ist es möglich, eine magnetische Sättigung des Resolvers zu verhindern, die Messgenauigkeit zu verbessern und Herstellungskosten zu verringern, ohne dass die Größe oder das Gewicht eines Resolvers übermäßig steigt. Da außerdem eine Fläche des Stators und eine Fläche des Rotors als angenäherte Werte berechnet werden und vorgesehen ist, dass ein Zahlenbereich zur Optimierung eines Flächenverhältnisses zwischen dem Stator und dem Rotor bei der Konstruktion des Resolvers berücksichtigt wird, ist es möglich, einen Konstruktionsaufwand für den Resolver zu erleichtern und einen Konstruktionsfehler zu verhindern. Des Weiteren können die Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung nicht nur die technische Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, sondern auch zahlreiche hier nicht erwähnte technische Aufgaben lösen.
Im Vorstehenden wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ohne Weiteres erkennbar, dass im Umfang der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können. Daher sind die Ausführungsformen nicht als einschränkend, sondern als erläuternd zu interpretieren. Mit anderen Worten wird der tatsächliche Umfang der vorliegenden Offenbarung von den beigefügten Ansprüchen definiert, und Entsprechungen und Modifikationen derselben sollen als vollumfänglich in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend gelten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020150158174 [0001]
JP 8178611 [0004]
JP 2005049183 [0004]

Claims

Resolver, umfassend einen Stator mit mindestens einer Erregerspule und mindestens einer Ausgangsspule und einen Rotor, der mit einem vorbestimmten Spalt zu dem Stator mittig in dem Stator angeordnet ist, wobei der Rotor zur Veränderung eines Spaltleitwerts gegenüber dem Stator mittels einer Welle drehbar ist, wobei ein Flächenverhältnis (As / Ar) zwischen dem Stator und dem Rotor folgende Gleichung 1 erfüllt: $0,22 \leq As/Ar \leq 0,37$
wobei As für eine Schnittfläche des Stators steht und Ar für eine Schnittfläche des Rotors steht.
Resolver nach Anspruch 1, wobei der Stator ringförmig ausgebildet ist und wobei eine Schnittfläche (As) des Stators durch folgende Gleichung 2 definiert ist: $As = π {(a/2)}^{2} - π {(b/ 2)}^{2}$
wobei As für eine Schnittfläche des Stators steht, a für einen maximalen Außendurchmesser des Stators steht und b für einen minimalen Innendurchmesser des Stators steht.
Resolver nach Anspruch 2, wobei der Stator ein rückwärtiges Joch mit einem ringförmigen Körper und eine Vielzahl von Zähnen und eine Vielzahl von Nuten umfasst, die abwechselnd an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochs ausgebildet sind, und wobei die Erregerspule oder die Ausgangsspule auf die Zähne gewickelt und in den Nuten aufgenommen ist.
Resolver nach Anspruch 3, wobei die Zähne jeweils ein T-förmiges vorderes Ende und einen an dem Innenumfang des rückwärtigen Jochs vorstehenden Stützabschnitt zur Stützung des vorderen Endes aufweisen, wobei die Erregerspule oder die Ausgangsspule auf den Stützabschnitt gewickelt ist.
Resolver nach Anspruch 3, wobei der maximale Außendurchmesser (a) des Stators als ein Außendurchmesser des rückwärtigen Jochs definiert ist und wobei der minimale Innendurchmesser (b) des Stators als ein Durchmesser eines durch Verbinden von Endpunkten der Vielzahl von Zähnen gebildeten Kreises definiert ist.
Resolver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Schnittfläche (Ar) des Rotors durch folgende Gleichung 3 definiert ist: $Ar = π {(c/2)}^{2} - π {(d/2)}^{2}$
wobei Ar für eine Schnittfläche des Rotors steht, c für einen maximalen Außendurchmesser des Rotors steht und d für einen minimalen Innendurchmesser des Rotors steht.
Resolver nach Anspruch 6, wobei der Rotor einen ringförmigen Körper mit einer mittigen Öffnung, in welche die Welle eingesetzt ist, und eine Vielzahl von an einem Außenumfang des ringförmigen Körpers ausgebildeten Schenkelpolen umfasst.
Resolver nach Anspruch 7, wobei der Schenkelpol eine Bogenform mit einem Krümmungsradius aufweist, der zumindest kleiner als ein Krümmungsradius des Rotors ist.
Resolver nach Anspruch 8, wobei der maximale Außendurchmesser (c) des Rotors als ein Durchmesser eines durch Verbinden von Spitzenpunkten der Vielzahl von Schenkelpolen gebildeten Kreises definiert ist und wobei der minimale Innendurchmesser (d) des Rotors als ein Durchmesser der mittigen Öffnung definiert ist.
Resolver nach Anspruch 9, wobei der Rotor oder der Stator ein durch Lamellierung von magnetischen Stahlblechen vorbestimmter Dicke ausgebildetes Stahlblechpaket ist.
Resolver nach Anspruch 10, wobei der Rotor in ein Ende einer Welle eines an einer elektrischen Servolenkvorrichtung montierten Motors eingepresst ist.
Resolver nach Anspruch 11, wobei der maximale Außendurchmesser des Stators im Bereich von 15 mm bis 280 mm liegt.