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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, der
einen bürstenlosen
Resolver mit einem Transformator und einem Magnetläufer umfasst,
sowie auf ein Verfahren zum Wickeln eines Drehwinkelsensors und
insbesondere auf einen Drehwinkelsensor, bei dem eine Rotortransformatorwicklung
und eine Magnetläuferwicklung
(21) mit einem einzelnen Draht gewickelt sind.
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Ein
börsteloser
Resolver besitzt eine Transformatorwicklung derart, dass der Resolver – zusätzlich zu
dem Rotor und dem Stator zur Erregung und Winkelerfassung – einen
Transformator zur Stromversorgung umfasst. 5 zeigt
ein Beispiel.
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5 stellt einen Querschnitt durch die Struktur
des Rotors eines herkömmlichen
Resolvers dar. Die Struktur des Stators ist weggelassen.
5 zeigt die Rotor-Struktur mit einem Rotor
102,
bei dem die Spule
103 mit der Rotorwelle
101 einstückig ausgebildet
ist (die Rotorwicklung ist nicht abgebildet).
5 zeigt
eine Verbesserung gegenüber
einer herkömmlichen
Rotortransformatorstruktur, bei der die Spule
103 von der
Rotorwelle
101 separat ausgebildet und später mit
dieser zusammengebaut ist. Die Rotorwicklung und Rotortransformatorwicklung
werden einzeln gefertigt und dann zusammengebaut (siehe z.B. die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung H10-170306 ).
Dann werden die Rotorwicklung und die Rotortransformatorwicklung
verbunden, wobei die Verbindung in der nachstehend beschriebenen
Weise erfolgt.
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Die 6A und 6B zeigen
eine herkömmliche
Verbindung der Rotorwicklung und Rotortransformatorwicklung. 6A zeigt, dass ein Rotor mit einer Magnetläuferwicklung
und ein Rotortransformator mit einer Rotortransformatorwicklung
auf einer Drehwelle montiert sind. 6B zeigt
einen Zustand, bei dem die Zuleitungsdrähte jeder der in 6A gezeigten Wicklungen verbunden sind.
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Der
Spulenkörper 113 des
Rotortransformators 112 wird auf einer Wickelmaschine (nicht
abgebildet) aufgebracht, und ein elektrischer Draht wird um die
Nut des Spulenkörpers 113 zu
einer vorbestimmten Anzahl von Windungen aufgewickelt. Anschließend werden
der Zuleitungsdraht 122a an der Anfangsseite der Wicklung
und der Zuleitungsdraht 122b an der Endseite der Wicklung
mit Isolierband (nicht abgebildet) vorübergehend befestigt. Dann werden
die Zuleitungsdrähte 122a, 122b aus
der Wickelmaschine heraus geführt.
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Für den Magnetläufer 114 wird
ein geschichteter Rotorkern 123 auf der Wickelmaschine
befestigt und der elektrische Draht wird zu einer vorbestimmten
Anzahl von Windungen um jeden der zahlreichen Magnetpole des Rotorkerns 123 aufgewickelt.
Der elektrische Draht kann unmittelbar auf jedem Magnetpol oder
mittelbar über
einen Spulenkörper
aufgewickelt werden. Dann werden der Zuleitungsdraht 124a am
Wicklungsanfang und der Zuleitungsdraht 124b am Wicklungsende
vorübergehend
mit Isolierband befestigt und anschließend aus der Wickelmaschine
heraus geführt.
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Anschließend wird
eine hohle Drehwelle 111 in den Magnetläufer 114 und in den
Rotortransformator 112 eingesetzt. Dann werden gemäß 6A der Magnetläufer 114 und der Rotortransformator 112 an vorbestimmten
Stellen auf der Rotorwelle 111 positioniert. Gleichzeitig
werden der Magnetläufer 114 und der
Rotortransformator 112 derart angeordnet, dass sich eine Öffnung 119 des
Spulenkörpers 113 des Rotortransformators 112 auf
der Seite des Spulenkörpers 113 befindet,
die dem Magnetläufer 114 gegenübersteht.
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Wenn
der Magnetläufer 114 und
der Rotortransformator 112 korrekt positioniert sind, werden Isolierschläuche 128 auf
die Zuleitungsdrähte 124a, 124b aufgeschoben.
Dann werden der Anfangszuleitungsdraht 124a und der Endzuleitungsdraht 124b der
Magnetläuferwicklung 121 in
die Nut des Spulenkörpers 113 durch
die Öffnung
(119) eingeführt.
Anschließend,
unter Berücksichtigung
der Polarität
der Magnetläuferwicklung 121 und
der Rotortransformatorwicklung 120, werden die Zuleitungsdrähte 124a, 124b der
Magnetläuferwicklung 121 mit
dem Anfangszuleitungsdraht 122a und dem Endzuleitungsdraht 122b der
Rotortransformatorwicklung 120 verbunden, so dass eine
Serienschaltung entsteht. Dank der Isolierschläuche 128 erfolgt keine
Beschädigung
der Isolierbeschichtung des elektrischen Drahts durch die Kante
der Öffnung 119.
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Im
Falle von 6B werden der Endzuleitungsdraht 124b und
der Anfangszuleitungsdraht 122a durch eine Lötstelle 126 verbunden.
In ähnliche Weise
werden der Anfangszuleitungsdraht 124a und der Endzuleitungsdraht 122b durch
die Lötstelle 127 verbunden.
Die gelöteten
Verbindungen werden längs
des Isolierbands 125 angebracht, das auf der Oberfläche der
Rotortransformatorwicklung 120 angebracht wurde, und mit
Harz fixiert. Dieses Verfahren weist folgende Probleme auf.
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Nach
dem herkömmlichen
Verfahren wird ein halbfertiges Produkt pro Einheit hergestellt.
Es wird nämlich
ein halbfertiges Rotor-Teil, bei dem die Magnetläuferwicklung aufgewickelt ist
und deren Zuleitungsdraht vorübergehend
mit Band befestigt ist, und ein halbfertiges Rotortransformator-Teil,
bei dem die Rotortransformatorwicklung aufgewickelt ist und deren
Zuleitungsdraht vorübergehend
mit Band befestigt ist, separat ausgebildet. Anschließend erfolgt
ein Ausrichtungsvorgang, bei dem die Rotorwelle in die separaten
Teile eingeführt
wird. Dieses Ausrichtungsverfahren ist schwierig, weil eine fehlerhafte Verformung
der fertigen Wicklung durch eine manuelle Druckeinwirkung oder eine
Abtrennung des vorübergehen
angebrachten Isolierbandes erfolgen kann, wobei die vorbestimmte
Form der Spulenwicklung zerstört
werden kann.
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Wenn
ferner die Zuleitungsdrähte
der Magnetläuferwicklung
und die Zuleitungsdrähte
der Rotortransformatorwicklung verbunden werden, werden außerdem die
Zuleitungsdrähte
der Magnetläuferwicklung
mit den Isolierschläuchen 128 bedeckt und
durch die Öffnung 119 geführt. Dann
werden die Zuleitungsdrähte 124a, 124b, 122a, 122b an
zwei Anschlussstellen verbunden, und die Anschlussstellen werden
längs der
Rotortransformatorwicklung mit Hilfe des Isolierbands angebracht
und mit Harz fixiert. Da die Durchführung dieses Verfahrens auf
kleinem Raum schwierig ist, müssen
lange Zuleitungsdrähte verwendet
werden. Anders als der Wicklungsteil können diese langen Zuleitungsdrähte ein
irreguläres Magnetfeld
erzeugen. welches einen Einfluss auf das eigentliche Magnetfeld
ausübt,
das auf einer vorbestimmten Anzahl von Windungen basiert; dieses
irreguläre
Magnetfeld kann zu einer ungleichen Gewichtsverteilung führen, die
bei der Drehung Schwingungen verursachen kann. Ferner können die
langen Zuleitungsdrähte
eine Einschränkung
bedeuten, dahingehend, dass sich der Spalt zwischen dem Rotortransformator
und dem Magnetläufer
nicht verringern lässt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht hinsichtlich der oben aufgeführten Probleme
darin, einen Drehwinkelsensor mit einer einfachen Verbindungsstruktur
für die
Zuleitungsdrähte
bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist hauptsächlich dadurch
gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Anzahl von Verbindungen
zwischen den Zuleitungsdrähten
der Magnetläuferwicklung
und dem Rotortransformator auf eine einzige Verbindung beide Wicklungen
durch kontinuierliches Wickeln eines einzigen elektrischen Drahtes
ausgebildet werden. Um das kontinuierliche Wickeln zu ermöglichen,
ist an dem Spulenkörper
des Rotortransformators eine Aussparung ausgebildet, durch die der
Draht läuft.
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Die
Erfindung ist im Wesentlichen ein Drehwinkelsensor, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Spulenkörper
eines Rotortransformators, der eine Aussparung an seiner Seitenwand
aufweist, und ein geschichteter Kern eines Magnetläufers parallel
zueinander auf einer Rotorwelle angeordnet sind. Es werden eine
Rotortransformatorwicklung und eine Magnetläuferwicklung ausgebildet, bei
denen ein einzelner elektrischer Draht kontinuierlich auf den Spulenkörper des
Rotortransformators und auf den geschichteten Kern des Magnetläufers über die
Aussparung gewickelt wird. Die Enden des elektrischen Drahts werden über die
Aussparung verbunden und auf der Rotortransformatorwicklung mit
Harz fixiert.
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Der
geschichtete Kern des Magnetläufers umfasst
eine Vielzahl von Magnetpolen, wobei der elektrische Draht um jeden
Magnetpol gewickelt wird.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung weist der Spulenkörper
des Rotortransformators ringförmige
Nuten auf, wobei die Nuten zur Aufnahme der Rotortransformatorwicklungen
dienen.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die Kanten der Wände, welche die Aussparung
begrenzen, mit einem Harz beschichtet, damit die Kanten eine Fläche mit
niedriger Reibung bilden. Es handelt es sich um ein Harz, das eine
niedrige Kontaktreibung bietet. Dadurch wird der Draht durch den
Kontakt mit den Kanten der Wände,
welche die Aussparung begrenzen, nicht beschädigt.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Drehwinkelsensor einen Spulenkörper eines
Rotortransformators, der eine Aussparung an der Seitenwand aufweist,
und einen geschichteten Magnetläuferkern.
Der Spulenkörper
und der geschichtete Kern sind parallel zueinander auf einer Drehwelle
angeordnet. Ein einzelner elektrischer Draht wird kontinuierlich
auf den Spulenkörper
zur Bildung eines Rotortransformators gewickelt. Derselbe Draht
wird kontinuierlich auf den geschichteten Kern zur Bildung einer
Magnetläuferwicklung
gewickelt. Der Draht läuft
von dem Rotortransformator zu dem Magnetläufer durch die Aussparung.
Ein erstes und ein zweites Ende der Wicklung des elektrischen Drahts
werden über
die Aussparung verbunden und auf der Rotortransformatorwicklung
mit Harz fixiert. Auf diese Weise werden die Rotortransformatorwicklung
und die Magnetläuferwicklung
durch fortlaufendes Aufwickeln eines einzelnen elektrischen Drahts gebildet.
Außerdem
ist nur eine Verbindung an einer einzigen Stelle erforderlich, was
eine Kürzung
der Länge
des elektrischen Drahts an einer einzigen Stelle ermöglicht.
Im Vergleich zu dem Stand der Technik ergibt sich daraus eine Reduzierung
der elektrischen und der magnetischen Wirkung auf die Wicklung an der
Verbindung.
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Der
geschichtete Kern des Magnetläufers weist
Magnetpole auf, wobei grundsätzlich
nur die vorspringenden Magnetpole bewickelt werden, was die maschinelle
Wicklung ermöglicht.
Bei der Magnetläuferwicklung
wird, wenn alle Magnetpole bewickelt sind, zusätzlich das Ende der Wicklung
an deren Anfang zurückgeführt, was
das fortlaufende Aufwickeln eines einzelnen elektrischen Drahts
ermöglicht.
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Der
Spulenkörper
des Rotortransformators weist ringförmige Nuten auf, die sich rechtwinkelig zur
Achse der Drehwelle erstrecken. Daher kann die Rotortransformatorwicklung
aus einem fortlaufend gewickelten, einzelnen elektrischen Draht
in den Nuten aufgenommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich in den einzelnen
Ansichten stets auf identische oder funktional ähnliche Elemente beziehen und
die zusammen mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in
die Patentbeschreibung aufgenommen und Teil derselben sind, dienen zur
weiteren Veranschaulichung verschiedener Ausführungsformen und zur Erläuterung
verschiedener Prinzipien und Vorteile, jeweils gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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1A ist eine schematische Seitenansicht, die
einen Anfangsschritt des Wicklungsvorgangs für den Magnetläufer und
den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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1B ist eine schematische Seitenansicht, die
einen Zwischenschritt des Wicklungsvorgangs für den Magnetläufer und
den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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1C ist eine schematische Seitenansicht, die
einen späten
Schritt des Wicklungsvorgangs für den
Magnetläufer
und den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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2 ist eine schematische Seitenansicht einer
Wickelmaschine, die den Mehrfachverbindungs-Roboter (Multi-Joint-Roboter)
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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3A ist eine schematische Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der in der Nähe
des Rotortransformators und des Magnetläufers Abschirmplatten befestigt
sind;
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3B ist eine Endansicht einer Abschirmplatte 52;
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3C ist eine Endansicht einer Seitenwand 18 eines
Rotortransformators 12;
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3D ist eine Endansicht einer Abschirmplatte 51;
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4 stellt einen teilweisen Querschnitt
einer Seitenwand der Spule dar, bei der eine Harzbeschichtung auf
der Aussparung gezeigt ist;
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5 stellt einen Querschnitt eines Rotors eines
herkömmlichen
Resolvers dar;
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6A ist eine schematische Seitenansicht, die
einen Anfangsschritt eines Verfahrens zur Verbindung von Zuleitungsdrähten einer
Magnetläuferwicklung
und einer Rotortransformatorwicklung bei einem herkömmlichen
Resolver veranschaulicht;
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6B ist eine schematische Seitenansicht, die
einen späteren
Schritt eines Verfahrens zur Verbindung von Zuleitungsdrähten einer
Magnetläuferwicklung
und einer Rotortransformatorwicklung bei einem herkömmlichen
Resolver veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt einen Anfangsschritt des Wicklungsvorgangs
für einen
Magnetläufer 14 und
einen Rotortransformator 12 eines Drehwinkelsensors gemäß der vorliegenden
Erfindung. 1A zeigt einen geschichteten
Kern 15 des Magnetläufers 14 und
einen Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 vor dem Beginn des Wicklungvorgangs. 1B zeigt den geschichteten Kern 15 des
Magnetläufers 14 und den
Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 während des Wicklungsvorgangs; 1C zeigt den geschichteten Kern 15 des
Magnetläufers 14 und
den Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 nach erfolgter Wicklung. Der Drehwinkelsensor
umfasst einen nicht gezeigten Stator und den Magnetläufer 14 zur
Erregung und Winkelerfassung. Außerdem umfasst der Drehwinkelsensor
einen nicht gezeigten Statortransformator und den Rotortransformator 12 zur
elektrischen Versorgung.
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Zuerst
werden gemäß 1A der Spulenkörper 13 des Rotortransformators 12 und
der geschichtete Kern 15 des Magnetläufers 14 auf einer hohlen
Drehwelle 11 aufgebracht, die aus einem Metall wie z.B.
einer Aluminium-Legierung besteht. Dann werden der Spulenkörper 13 und
der geschichtete Kern 15 positioniert und fixiert. Der
Spulenkörper 13 besteht
aus einem magnetischen Material, beispielsweise einer Aluminium-Legierung
oder dergleichen. Alternativ kann der Spulenkörper 13 des Rotortransformators 12 im
Voraus auf der hohlen Drehwelle aufgebracht werden.
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Der
Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 ist ringförmig auf der Fläche der
Rotorwelle 11 angeordnet und sein Rand weist eine Querschnittsform
auf, die einer quadratischen U-Form ähnelt.
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Die
U-Form besteht, wie in dem mit einem Kreis hervorgehobenen Detail
in 1A gezeigt ist, aus einem Boden 16 und
Seitenwänden 17 und 18. An
einer Seitenwand 18 ist eine Aussparung 19 ausgebildet,
um einen elektrischen Draht (Magnetdraht) aufzunehmen. Vorzugsweise
sind die Kanten der Aussparung 19 abgerundet oder mit einem
Harz 18a mit niedrigem Kontaktwiderstand – z.B. Teflon
(geschützte
Marke)- beschichtet, um eine Beschädigung der Isolierbeschichtung
des elektrischen Drahts (vergleiche 4)
zu verhindern. Die Aussparung 19 ist so geformt, dass der
durch den Stromfluss in der Rotortransformatorwicklung 20 entstehende
Magnetfluss fast keine Wirkung auf die Magnetläuferwicklung 21 ausübt. Besteht
der Spulenkörper 13 aus
einem magnetischen Material, bildet er einen Magnetpfad und arbeitet
als eine elektromagnetische Abschirmung.
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Im
Falle der Ausführungsform
von 1A ist der geschichtete Kern 15 aus
einer vorbestimmten Anzahl von Silizium-Stahlplatten geschichtet
und fixiert. Die Stahlplatten werden entsprechend einer Form gestanzt,
die Schenkelpole oder Magnetpole aufweist, und werden dann fixiert;
ein Isolierteil, das auch als Spulenkörper dient, wird in der erforderlichen
Weise montiert. Die Magnetpole der Platten, die den geschichteten
Kern 15 bilden, sind in der gezeigten Weise abgeschrägt. Dies
bedeutet, dass die Platten, die den geschichteten Kern 15 bilden,
leicht gegeneinander versetzt sind, um die abgeschrägten Pole
gemäß 1A zu bilden.
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Als
Nächstes
wird die Drehwelle 11, auf der der Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 und der geschichtete Kern 15 des
Magnetläufers 14 positioniert
wurden, auf einer nicht gezeigten Wickelmaschine befestigt; dann
wird, durch ein Verfahren unter Einsatz eines nicht gezeigten Mehrfachverbindungs-Roboters („Multi-Joint-Roboter") ein erstes Ende 22a eines
elektrischen Drahts 22 vorübergehend auf dem Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 mit Isolierband 26 befestigt.
Dann wird über den
Mehrfachverbindungs-Roboter derselbe elektrische Draht 22 auf
dem Rotortransformator 12 durchlaufend gewickelt. Dann
wird derselbe elektrische Draht 22 um eine bestimmte Anzahl
von Windungen gewickelt und durch die Aussparung 19 der
Spule 13 geführt.
Dann wird derselbe elektrische Draht 22 auf dem Rotortransformator 12 und
dann auf jeden der Magnetpole 23 des geschichteten Kerns 15 des
Magnetläufers 14 in
eine Richtung zu einer bestimmten Anzahl von Windungen gewickelt.
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Wenn
alle Magnetpole 23 bewickelt sind, wird ein zweites Ende 22b des
elektrischen Drahts 22 der Magnetläuferwicklung 21 in
dem Spulenkörper 13 durch
die Aussparung 19 des Spulenkörpers 13 angebracht.
Ein Isolierband 25 wird auf der Rotortransformatorwicklung 20 derart
befestigt, dass die Wicklung nicht abgeht und kein Lötmittel
aus dem nächsten
Vorgang auf den elektrischen Draht fällt und ihn bricht.
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Das
erste und das zweite Ende 22a, 22b des Drahtes 22 werden
miteinander verlötet
und längs des
Isolierbands 25 angeordnet. Dann wird die Lötstelle
mit Harz versiegelt. Die mit Harz versiegelte Stelle wird längs des
Isolierbands angeordnet und dann mit Harz fixiert.
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Die
Wickelrichtung der Rotortransformatorwicklung 20 und die
Wickelrichtung der Magnetläuferwicklung 21 sind
stark unterschiedlich; sie sind im Wesentlichen quer zueinander
angeordnet. Deswegen wird z.B. für
die Wickelmaschine ein vertikaler Mehrfachverbindungs-Roboter 31 eingesetzt.
Auf dem Markt sind Mehrfachverbindungs-Roboter („Multi-Joint-Roboter") von zahlreichen
Anbietern erhältlich;
bei der vorliegenden Erfindung kann die Auswahl des Roboters 31 unter
den verfügbaren
Robotern entsprechend erfolgen.
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2 zeigt eine Wickelmaschine 30,
die den Mehrfachverbindungs-Roboter 31 verwendet. In 2 umfasst die Wickelmaschine 30 den
Mehrfachverbindungs-Roboter 31 und
einen Werkstückhalter 39,
die auf einer Grundplatte 42 angeordnet sind. Die Position
des Mehrfachverbindungs-Roboters 31 und des Werkstückhalters 39 auf
der Grundplatte 42 lässt sich
verändern.
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Der
Mehrfachverbindungs-Roboter 31 nach 2 hat
nur drei Achsen; die Anzahl der Achsen ist jedoch von der Funktionsweise
des Werkstückhalters 39 und
einer beweglichen Spitze 36 abhängig. Häufig wird ein Mehrfachverbindungs-Roboter
mit sechs Achsen verwendet. Der elektrische Draht 22 wird über Drahtführungen 33, 34, 35 des
Mehrfachverbindungs-Roboters 31 zu einer Düse 37 geführt, die
an der beweglichen Spitze 36 des Mehrfachverbindungs-Roboters 31 angeordnet
ist. Die Düse 37 kann entweder
fest oder beweglich an der beweglichen Spitze 36 angebracht
sein. Ist die Düse 37 beweglich angebracht,
dann ist sie so ausgebildet, dass sich der Einbauwinkel der Düse 37 gegenüber der
Spitze 36 ändert,
um eine regelmäßige Wicklung
auszuführen, wobei
sie den vorgesehenen Wicklungsvorgang mit Hilfe eines nicht gezeigten,
integrierten Motors durchführt.
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Der
Werkstückhalter 39 umfasst
eine Steuerschaltung und eine Antriebsquelle wie z.B. einen Motor,
der ein Spannfutter 38 in Dreh- und Axialrichtung bewegt.
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Der
Mehrfachverbindungs-Roboter 31 und der Werkstückhalter 39 sind
mit einem Kabel 40 verbunden, wobei die erforderliche Steuerung
durch eine Steuervorrichtung 41 erfolgt. Die Steuervorrichtung 41 umfasst
einen Mikroprozessor, der ein Programm ausführt. Das Programm umfasst eine
Wicklungsprozessroutine. Die Wicklungsprozessroutine besitzt eine
Lernroutine, die eine Lernroutine für die bewegliche Spitze 36 umfasst,
und insbesondere eine Lernroutine für den Wicklungsprozess der
Magnetpole des geschichteten Kerns 15 des Magnetläufers 14.
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Bei
dem Wicklungsvorgang wird die Drehwelle 11, auf der sich
der Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 und der geschichtete Kern 15 befinden,
durch das Spannfutter 38 des Werkstückhalters 39 gemäß 2 gehalten.
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Auf
der Rückseite
des Mehrfachverbindungs-Roboters 31 ist eine nicht gezeigte
Kabeltrommel vorgesehen, wobei der elektrische Draht 22,
der aus der Trommel kommt, durch die Drahtführungen 33, 34, 35 des
Mehrfachverbindungs-Roboters 31 läuft. Anschließend wird
der Draht 22 zu der Düse 37 in
der gezeigten Weise geführt.
Der elektrische Draht 22 wird aus der Düse 37 über eine
nicht gezeigte Spannvorrichtung so befördert, dass der Draht 22 eine
konstante Spannung aufweist.
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Der
elektrische Draht 22 wird um den Spulenkörper 13 mittels
programmierter Steuerung der Düse 37 gewickelt,
wobei das Spannfutter 38 des Werkstückhalters 39 drehgesteuert
ist, so dass die Spannung des elektrischen Drahtes 22 konstant
ist. Erreicht die Anzahl der Windungen für den Spulenkörper einen
vorbestimmten Wert, führt
der Mehrfachverbindungs-Roboter 31 den Draht 22 zu
dem Magnetläufer 14 durch
die Aussparung 19. Dann bewickelt der Mehrfachverbindungs-Roboter 31 fortlaufend
die Magnetpole des Magnetläufers 14 mit
demselben elektrischen Draht 22. Wichtig ist, dass der Draht 22 durch
die Aussparung 19 direkt zu einem der nächsten Pole des Magnetläufers 14 geführt wird, so
dass die Isolierbeschichtung des Drahts 22 durch den Kontakt
mit den Kanten der Aussparung 19 nicht beschädigt wird.
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Die
Magnetpole werden durch Bewegung der Düse 37 um die Magnetpole
des geschichteten Kerns 15 des Magnetläufers 14 bewickelt.
Der elektrische Draht 22, der aus der Düse 37) kommt, wird von
dem Joch (inneres Ende) jedes Schenkelpols zu dessen äußerem Ende,
oder von dessen äußerem Ende
zu dessen innerem Ende in einer einzigen Linie gewickelt; anschließend wird
der Draht 22 zu einer Vielzahl von Lagen gewickelt.
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Wenn
die Düse 37 durch
den Spalt zwischen den Magnetpolen hindurch läuft, bewegt sie sich in einer
schrägen
Lage und ist nach außen
bezüglich der
Schenkelpole geneigt, so dass die Düse 37 wickeln kann,
ohne die äußeren Enden
der Magnetpole zu berühren.
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Durch
Bewegung der Düse 37 um
jeden Magnetpol mit Hilfe des Mehrfachverbindungs-Roboters 31 können der
Winkel und die Bewegungsgeschwindigkeit der Düse 37 frei eingestellt
werden in Abhängigkeit
von der Rundungsposition. Dadurch wird eine Beschädigung der
Isolierbeschichtung des elektrischen Drahts 32 verhindert,
was eine mehrschichtige Wicklung des elektrischen Drahts 22 ermöglicht.
Ist die Wicklung des geschichteten Kerns des Magnetläufers 14 fertig,
wird der Draht 22 durch die Aussparung 19 zu dem
Spulenkörper 13 geführt. Der
Wicklungsvorgang durch den Mehrfachverbindungs-Roboter 31 ist
dann beendet.
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Ist
die Wicklung beendet, werden beide Enden 22a, 22b des
einzelnen elektrischen Drahts 22 in dem Spulenkörper 13 des
Rotortransformators 12 gelötet und dann mit Harz fixiert.
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Was
den Wicklungsvorgang durch den Mehrfachverbindungs-Roboter betrifft,
so erfolgt das fortlaufende Wickeln eines einzigen elektrischen
Drahts für
die Magnetläuferwicklung
und die Rotortransformatorwicklung mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen.
Außerdem
sind drei oder mehrere Wicklungen in verschiedenen Richtungen möglich, welche auf ähnliche
Weise durchgeführt
werden.
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Falls
anstelle eines Mehrfachverbindungs-Roboters eine Flügelmaschine
(„Flyer") eingesetzt wird,
sollte die Funktion des Werkstückhalters erweitert
werden. Zumindest sollte die Wicklungsrichtung mit der Bearbeitungsrichtung übereinstimmen.
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Die 3A, 3B, 3C, 3D zeigen
eine alternative Ausführungsform,
bei der eine elektromagnetische Abschirmung durch Abschirmplatten
(51), (52) vorgesehen ist.
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3A zeigt eine Ausführungsform, die der von 2 ähnelt,
bei der eine Rotortransformatorwicklung und eine Magnetläuferwicklung
mit einem einzelnen elektrischen Draht in einer vorbestimmten Form
hergestellt werden, wobei die Enden gelötet und mit Harz fixiert werden.
Bei dieser Ausführungsform
sind eine erste Abschirmplatte 51 auf der Drehwelle 11 zwischen
dem Rotortransformator 12 und dem Magnetläufer 14 und
eine zweite Abschirmplatte 52 auf der der Abschirmplatte 51 gegenüberliegenden
Seite des Magnetläufers 14 vorgesehen.
Der Magnetläufer 14 befindet
sich somit zwischen der ersten und der zweiten Abschirmplatte 51 und 52.
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Bei
Verwendung der ersten Abschirmplatte 51 und der zweiten
Abschirmplatte 52 können
die Wirkung des Magnetfeldes des Rotortransformators 12 auf
den Magnetläufer 14 sowie
die Wirkung eines externen Magnetfelds und eines externen Rauschens
praktisch aufgehoben werden. Wichtig ist, dass die erste Abschirmplatte 51 eine
Aussparung 53 für
die Zuführung
des Drahtes 22 aufweist. Die Positionen der Aussparung 19 in
der Seitenwand 18 der Spule 13 und der Aussparung 53 in
der ersten Abschirmplatte werden so ausgewählt, dass die Wirkung des Magnetfeldes
und des Rauschens nicht verstärkt
werden.
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Die
Aussparungen 19, 53 sind so angeordnet, dass sie
sich nicht in axialer Richtung überlappen.
Die Winkelstellung und die Länge
L der Aussparung 19 werden nämlich so ausgewählt, dass
sich die Aussparung 19 in axialer Richtung nicht mit der
Aussparung 53 deckt. Dementsprechend besteht kein Magnetfluss,
der durch beide Aussparungen 19, 53 hindurch tritt.
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Der
Abstand der ersten Abschirmplatte 51 von der Rotortransformatorwicklung 20 und
der Magnetläuferwicklung 21 wird
grundsätzlich
nach elektrischen Merkmalen wie dem Signal/Rausch-Verhältnis der
Magnetläuferwicklung
bestimmt. Ferner wird der Abstand durch die Genauigkeit der Wickelmaschine bestimmt.
In 3 sind zwei Abschirmplatten 51 und 52 vorgesehen.
Diese Anzahl kann jedoch nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden.
Die Positionen der Aussparungen der Abschirmplatten werden wie oben
beschrieben bestimmt.
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Auch
bei Ausstattung mit einer Abschirmplatte besteht die Wicklung aus
einem einzigen elektrischen Draht, so dass nur ein einziger Vorgang
für den
elektrischen Draht vorhanden ist. Daraus ergeben sich eine einfache
Konstruktion, eine leichte Herstellung und verbesserte elektrische
Eigenschaften.