DE602004006469T2 - Befestigungskonstruktion einer Spulenwicklung in einem Drehgeber mit Resolver- und Transformator-Spulen - Google Patents

Befestigungskonstruktion einer Spulenwicklung in einem Drehgeber mit Resolver- und Transformator-Spulen Download PDF

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    • G01D5/2006Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht hinsichtlich der oben aufgeführten Probleme darin, einen Drehwinkelsensor mit einer einfachen Verbindungsstruktur für die Zuleitungsdrähte bereitzustellen.
  • 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.
  • 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.
  • Der geschichtete Kern des Magnetläufers umfasst eine Vielzahl von Magnetpolen, wobei der elektrische Draht um jeden Magnetpol gewickelt wird.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Spulenkörper des Rotortransformators ringförmige Nuten auf, wobei die Nuten zur Aufnahme der Rotortransformatorwicklungen dienen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 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.
  • 1A ist eine schematische Seitenansicht, die einen Anfangsschritt des Wicklungsvorgangs für den Magnetläufer und den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 1B ist eine schematische Seitenansicht, die einen Zwischenschritt des Wicklungsvorgangs für den Magnetläufer und den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 1C ist eine schematische Seitenansicht, die einen späten Schritt des Wicklungsvorgangs für den Magnetläufer und den Rotortransformator des Drehwinkelsensors nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Wickelmaschine, die den Mehrfachverbindungs-Roboter (Multi-Joint-Roboter) der vorliegenden Erfindung verwendet;
  • 3A ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der in der Nähe des Rotortransformators und des Magnetläufers Abschirmplatten befestigt sind;
  • 3B ist eine Endansicht einer Abschirmplatte 52;
  • 3C ist eine Endansicht einer Seitenwand 18 eines Rotortransformators 12;
  • 3D ist eine Endansicht einer Abschirmplatte 51;
  • 4 stellt einen teilweisen Querschnitt einer Seitenwand der Spule dar, bei der eine Harzbeschichtung auf der Aussparung gezeigt ist;
  • 5 stellt einen Querschnitt eines Rotors eines herkömmlichen Resolvers dar;
  • 6A ist eine schematische Seitenansicht, die einen Anfangsschritt eines Verfahrens zur Verbindung von Zuleitungsdrähten einer Magnetläuferwicklung und einer Rotortransformatorwicklung bei einem herkömmlichen Resolver veranschaulicht;
  • 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.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Werkstückhalter 39 umfasst eine Steuerschaltung und eine Antriebsquelle wie z.B. einen Motor, der ein Spannfutter 38 in Dreh- und Axialrichtung bewegt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die 3A, 3B, 3C, 3D zeigen eine alternative Ausführungsform, bei der eine elektromagnetische Abschirmung durch Abschirmplatten (51), (52) vorgesehen ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Drehwinkelsensor, mit einer Welle (11); einem auf der Welle (11) angeordneten Rotortransformator (12) mit einem Spulenkörper (13), wobei eine Aussparung (19) an einer Seitenwand des Spulenkörpers (13) ausgebildet ist; einem auf der Rotorwelle (11) angeordneten Magnetläufer (14), wobei der Magnetläufer (14) einen axialen Abstand zu dem Rotortransformator (12) aufweist; einem kontinuierlichen elektrischen Draht (22), der eine Rotortransformatorwicklung (20) und eine Magnetläuferwicklung (21) bildet, wobei der kontinuierliche elektrische Draht (22) fortlaufend auf dem Spulenkörper (13) des Rotortransformators (12) zur Bildung einer Rotortransformatorwicklung (20) aufgewickelt ist und der kontinuierliche elektrische Draht (22) durchlaufend auf dem Magnetläufer (14) zur Bildung einer Magnetläuferwicklung (21) aufgewickelt ist, und wobei der Draht von dem Rotortransformator (12) zu dem Magnetläufer (14) durch die Aussparung (19) läuft und ein erstes Ende (22a) und ein zweites Ende (22b) des Drahts elektrisch miteinander verbunden sind.
  2. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, wobei der Magnetläufer (14) einen Kern umfasst, der aus einer Schichtung von Metallplatten besteht.
  3. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende des elektrischen Drahts (22) von dem Magnetläufer (14) zu dem Rotortransformator (12) läuft und mit dem ersten Ende des elektrischen Drahts (22) elektrisch verbunden ist, und das erste und zweite Ende (22a, 22b) des elektrischen Drahts an der Wicklung des Rotortransformators (20) mit Harz fixiert sind.
  4. Drehwinkelsensor nach Anspruch 3, wobei der Magnetläufer (14) einen Kern umfasst, der aus einer Schichtung von Metallplatten besteht.
  5. Drehwinkelsensor nach Anspruch 2, wobei der geschichtete Kern des Magnetläufers (14) eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die Magnetpole bilden, und der Draht um jeden der Vorsprünge gewickelt ist.
  6. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper (13) des Rotortransformators (12) ringförmige Nuten aufweist, die sich rechtwinkelig zur Drehwelle (11) erstrecken, und der elektrische Draht (22) in den Nuten fortlaufend gewickelt ist.
  7. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, wobei eine Wand (18), die die Aussparung (19) begrenzt, mit Harz (18a) beschichtet ist, um Reibung zwischen der die Aussparung (19) begrenzenden Wand und dem elektrischen Draht (22) zu reduzieren.
  8. Verfahren zum Wickeln eines elektrischen Drahts (22) auf einen Rotortransformator (12) und einen Magnetläufer (14) eines Drehwinkelsensors, wobei der Rotortransformator (12) und der Magnetläufer (14) auf einer Welle (11) in axialem Abstand angeordnet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Wickeln eines einzelnen elektrischen Drahts (22) um den Rotortransformator (12); – Führen des elektrischen Drahts (22) durch eine Aussparung (19), die in einer Seitenwand einer Spule an dem Rotortransformator (12) ausgebildet ist; – Wickeln des Drahtes um eine Vielzahl von Vorsprüngen des Magnetläufers (14), und – elektrische Verbindung eines zweiten Endes (22b) des Drahtes (22) mit einem ersten Ende (22a) des Drahtes (22).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nach dem Wickeln des Drahts (22) um die Vorsprünge des Magnetläufers (14) und vor der Verbindung des ersten Endes (22a) mit dem zweiten Ende (22b) der Draht (22) von dem Magnetläufer (14) zu dem Rotortransformator durch die Aussparung (19) geführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anbringen eines Verbindungsstücks, mit dem das erste Ende (22a) und das zweite Ende (22b) mit dem Rotortransformator (12) durch Harz verbunden werden.
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