КОНСТРУКЦИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ РЕЗОЛЬВЕРА Российский патент 2009 года по МПК H02K5/04 H02K11/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к конструкции закрепления резольвера в частности к конструкции закрепления резольвера, обеспечивающей определение вращения вращающейся электрической машины.

Уровень техники

Обычные резольверы описаны, например, в выложенной заявке на патент Японии № 9-065617 (Документ 1) и в выложенной заявке на полезную модель Японии № 1-171563 (Документ 2).

В Документе 1 описан двигатель с резольвером, имеющий защитную оболочку для закрытия обмотки резольвера.

В Документе 2 описана конструкция, в которой внешняя периферия резольвера, расположенная между концами обмотки, закрыта магнитной экранирующей пластиной.

Если резольвер непосредственно запрессован в корпус, в котором его жестко закрепляют посредством запрессовки, то в сердечнике статора резольвера появляется перекашивание, в результате чего в резольвере возникает погрешность измерения, которую необходимо уменьшить.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на устранение описанной выше проблемы и на создание конструкции закрепления резольвера, обеспечивающей предотвращение перекашивания.

Конструкция закрепления резольвера согласно настоящему изобретению, расположенная между концами обмотки статора вращающейся электрической машины, содержит основной корпус, имеющий отверстие, и резольвер, запрессованный в отверстие, при этом на внешней периферийной части резольвера выполнен защитный элемент, контактирующий с отверстием.

Поскольку в вышеописанной конструкции закрепления резольвера резольвер запрессован в отверстие с защитным элементом, вставленным между ними, перекашивание сердечника статора резольвера может быть уменьшено благодаря запрессовке. Следовательно, может быть обеспечен резольвер, имеющий высокую точность распознавания.

Предпочтительно, резольвер содержит статор резольвера и дополнительно содержит, по меньшей мере, три обмотки, выполненные в статоре резольвера.

Предпочтительно, статор резольвера содержит зубчатую часть сердечника статора и заднюю часть ярма сердечника статора для закрепления зубчатой части сердечника статора.

Предпочтительно, защитный элемент прикреплен к задней части ярма сердечника статора посредством адгезива или сварки.

Предпочтительно, статор резольвера прикреплен к крышке двигателя болтом.

Предпочтительно, защитный элемент выполнен из магнитного материала.

Таким образом, согласно настоящему изобретению может быть обеспечен резольвер, имеющий высокую точность измерения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - блок-схема устройства с приводом от двигателя, в котором используется резольвер согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - принципиальная схема резольвера;

Фиг.3 - вид в перспективе статора резольвера согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - поперечное сечение резольвера, встроенного во вращающуюся электрическую машину; и

Фиг.5 - вид в перспективе статора резольвера согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Наилучшие варианты осуществления изобретения

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будут более подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения, причем на чертежах одинаковые или соответствующие детали в последующих вариантах осуществления изобретения обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и их описание повторяться не будет.

Для начала будет описан первый вариант осуществления изобретения.

На Фиг.1 показана блок-схема устройства с приводом от двигателя, в котором используется резольвер согласно настоящему изобретению. Как показано на Фиг. 1, устройство 100 с приводом от двигателя согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения содержит: источник B постоянного тока, преобразователи 10 и 20, конденсатор 30, резольверы 40 и 50, датчики 60 и 70 тока и устройство 80 управления.

Преобразователь 10 содержит участок 11 цепи U-фазы, участок 12 цепи V-фазы и участок 13 цепи W-фазы. Участок 11 цепи U-фазы, участок 12 цепи V-фазы и участок 13 цепи W-фазы соединены параллельно между узлом N1 и узлом N2.

Участок 11 цепи U-фазы содержит NPN транзисторы Q3 и Q4, соединенные последовательно; участок 12 цепи V-фазы содержит NPN транзисторы Q5 и Q6, соединенные последовательно; и участок 13 цепи W-фазы содержит NPN транзисторы Q7 и Q8, соединенные последовательно. Кроме того, диоды D3-D8 соединены между коллектором и эмиттером каждого из NPN транзисторов Q3-Q8 соответственно для обеспечения электрического тока от стороны эмиттера к стороне коллектора.

Преобразователь 20 содержит участок 21 цепи U-фазы, участок 22 цепи V-фазы и участок 23 цепи W-фазы. Участок 21 цепи U-фазы, участок 22 цепи V-фазы и участок 23 цепи W-фазы соединены параллельно между узлом N1 и узлом N2. Участок 21 цепи U-фазы содержит NPN транзисторы Q9 и Q10, соединенные последовательно; участок 22 цепи V-фазы содержит NPN транзисторы Q11 и Q12, соединенные последовательно; и участок 23 цепи W-фазы содержит NPN транзисторы Q13 и Q14, соединенные последовательно. Причем, диоды D9-D11 соединены между коллектором и эмиттером каждого из NPN транзисторов Q9-Q14 соответственно для обеспечения электрического тока от стороны эмиттера к стороне коллектора.

Промежуточная точка каждого участка цепи преобразователя 10 присоединена к каждому концу провода каждой фазовой обмотки двигателя М1 переменного тока. Промежуточная точка каждого участка цепи преобразователя 20 присоединена к каждому концу провода каждой фазовой обмотки двигателя М2 переменного тока. Таким образом, двигатели М1 и М2 переменного тока представляют собой трехфазовые электродвигатели с постоянными магнитами, в которых каждая из трех обмоток с U-, V- и W-фазой имеет один конец, совместно соединенный с нейтральной точкой. Другой конец обмотки с U-фазой двигателя М1 переменного тока присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q3 и Q4; другой конец обмотки с V-фазой присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q5 и Q6; и другой конец обмотки с W-фазой присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q7 и Q8. Кроме того, другой конец обмотки с U-фазой двигателя М2 переменного тока присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q9 и Q10; другой конец обмотки с V-фазой присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q11 и Q12; и другой конец обмотки с W-фазой присоединен к промежуточной точке между NPN транзисторами Q13 и Q14.

Конденсатор 30 соединен параллельно с преобразователями 10 и 20 между узлами N1 и N2.

Источник B постоянного тока содержит аккумуляторную батарею, такую как никель-водородную батарею или литиево-ионную батарею. На основании сигнала DRV1 возбуждения от устройства 80 управления преобразователь 10 преобразует напряжение постоянного тока из конденсатора 30 в переменное напряжение для приведения двигателя М1 переменного тока. На основании сигнала DRV2 возбуждения от устройства 80 управления преобразователь 20 преобразует напряжение постоянного тока из конденсатора 30 в переменное напряжение для приведения двигателя М2 переменного тока.

Конденсатор 30 сглаживает постоянное напряжение от источника B постоянного тока и подает сглаженное постоянное напряжение к преобразователям 10 и 20. Резольвер 40, который прикреплен к поворотному валу двигателя М1 переменного тока, определяет угол θbn1 поворота ротора двигателя М1 переменного тока с последующей его передачей в устройство 80 управления. Резольвер 50, который прикреплен к поворотному валу двигателя М2 переменного тока, определяет угол θbn1 поворота ротора двигателя М1 переменного тока, также передавая его в устройство 80 управления.

Датчик 60 тока определяет ток MCRT1 в двигателе, протекающий через двигатель М1 переменного тока, и передает выявленное значение тока MCRT1 в двигателе в устройство 80 управления. Датчик 70 тока определяет ток MCRT2 в двигателе, протекающий через двигатель М2 переменного тока, и передает выявленное значение тока MCRT2 в двигателе в устройство 80 управления.

Следует отметить, что хотя соответствующее число датчиков 60 и 70 тока на Фиг. 1 равно трем, их может быть, по меньшей мере, два.

Устройство 80 управления использует скорректированный угол θn1 поворота и значение TR1 сигнала крутящего момента от внешнего электронного блока управления (ЭБУ), чтобы генерировать сигнал DRV1 возбуждения для приведения в действие NPN транзисторов Q3-Q8 преобразователя 10, и передает сгенерированный сигнал DRV1 возбуждения к NPN транзисторам Q3-Q8.

Устройство 80 управления также использует скорректированный угол θn2 поворота и значение TR2 сигнала крутящего момента от внешнего электронного блока управления (ЭБУ), чтобы генерировать сигнал DRV2 возбуждения для приведения в действие NPN транзисторов Q9-Q14 преобразователя 20, и передает сгенерированный сигнал DRV2 возбуждения к NPN транзисторам Q9-Q14.

На Фиг.2 показана принципиальная схема резольвера. Как показано на Фиг. 2, резольвер 40 является датчиком вращения и при работе обеспечивает распознавание положения электромагнита с высокой точностью для высокоэффективного регулирования двигателя и генератора. Резольвер 40 содержит статор 41 резольвера; поворотный вал 43, расположенный в центре статора 41 резольвера; и ротор 42 резольвера, выполненный в форме эллипса и закрепленный вокруг внешней периферии поворотного вала 43. Статор 41 резольвера имеет, по меньшей мере, три обмотки 44A, 44B и 44C.

Ротор 42 резольвера имеет форму эллипса в случае с двухполюсным резольвером 40. Однако, если резольвер 40 имеет два и более полюса, то форма ротора 42 резольвера не ограничивается эллипсом.

Переменный ток возбуждения подается к обмотке 44А, а получаемая за счет этого выходная мощность распознается в обмотках 44B и 44C.

Две выходные обмотки 44B и 44C электрически смещены на 90°. Поскольку ротор 42 резольвера имеет форму эллипса, вращение ротора 42 резольвера является причиной изменения расстояния между статором 41 резольвера и ротором 42 резольвера.

Когда к обмотке 44A подается переменный ток, в обмотках 44B и 44C генерируются выходные мощности в соответствии с положением ротора 42 резольвера. На основании разницы между этими выходными мощностями, может быть определено абсолютное положение. Резольвер также используется как датчик вращения, ввиду известности степени изменения положения в пределах заданного промежутка времени, посчитанного посредством центрального процессора (ЦП).

На Фиг. 3 показан вид в перспективе статора резольвера согласно первому варианту осуществления изобретения. Как показано на Фиг. 3, статор 41 резольвера содержит зубчатую часть 243 сердечника статора, заднюю часть 241 ярма сердечника статора для фиксации зубчатой части 243 сердечника статора и защитный элемент 242, выполненный вокруг внешней периферии задней части 241 ярма сердечника статора.

Зубчатая часть 243 сердечника статора изготовлена из магнитного материала (сплава железа) и выполнена в форме множества выступов. Обмотки 44A - 44C, показанные на Фиг. 2, намотаны вокруг зубчатой части 243 сердечника статора. Выступы зубчатой части 243 сердечника статора концентрически отстоят друг от друга.

На внешней периферии зубчатой части 243 сердечника статора имеется задняя часть 241 ярма сердечника статора, которая используется в качестве каркаса статора 41 резольвера. Зубчатая часть 243 сердечника статора зафиксирована на стороне внутренней периферии задней части 241 ярма сердечника статора. Зубчатая часть 243 сердечника статора и задняя часть 241 ярма сердечника статора могут быть выполнены из одинакового материала или из разных материалов. Задняя часть 241 ярма сердечника статора является корпусом статора резольвера 41 и имеет множество отверстий 244, каждое из которых выполнено в форме продолговатого отверстия, проходящего в периферийном направлении. Защитный элемент 242 зафиксирован на стороне внешней периферии задней части 241 ярма сердечника статора. Защитный элемент 242, имеющий форму защитного кольца, прикреплен к задней части 241 ярма сердечника статора посредством адгезива или сварки.

Защитный элемент 242 выполнен из магнитного материала (электромагнитной стальной пластины). Поскольку магнитное поле, генерируемое концами обмотки двигателя, является причиной магнитного потока для концентрации на защитном элементе 242, магнитное поле в меньшей степени влияет на зубчатую часть 243 сердечника статора, который является основным корпусом. В результате, резольвер 40 генерирует высокоточный угловой сигнал, позволяя уменьшать крутящий момент и гасить вибрации транспортного средства в блоке управления двигателем.

На Фиг.4 показано поперечное сечение резольвера, встроенного во вращающуюся электрическую машину. Как показано на Фиг.4, вращающаяся электрическая машина (двигатель M1 переменного тока) со встроенным резольвером 40, образованным статором 41 резольвера и ротором 42 резольвера, содержит корпус 306 двигателя, поддерживающий один конец поворотного вала 43 и вмещающий основной модуль вращающейся электрической машины; и крышку 304 двигателя, прикрепленную к корпусу 306 двигателя и поддерживающую другой конец поворотного вала 43. Резольвер встроен между концами 301 обмотки вращающейся электрической машины, ротор 42 резольвера прикреплен к поворотному валу 43, а статор 41 резольвера прикреплен к крышке 304 двигателя посредством болта 3а или чего-либо подобного.

Крышка 304 двигателя содержит кольцеобразную часть 305 в форме фланца, с выполненным в нем отверстием 310. Защитный элемент 242 запрессован в отверстие 310, которое может быть коническим. Поскольку защитный элемент 242 и задняя часть 241 ярма сердечника статора запрессованы в отверстие 310, статор 41 резольвера спрессован от отверстия 310 и кольцеобразной части 305 по направлению к центру. Обмотка, намотанная вокруг статора 302 вращающейся электрической машины, имеет конец, который является концом 301 обмотки. Статор 41 резольвера расположен между противоположными концами 301 обмотки. Обмотка 44 намотана вокруг статора 41 резольвера. Статор 41 резольвера обращен к ротору 42 резольвера.

Конструкция закрепления резольвера согласно настоящему изобретению, которая является конструкцией закрепления резольвера 40, расположенной между концами 301 обмотки статора 302, образовывающего вращающуюся электрическую машину, содержит кольцевую часть 305 в качестве основного корпуса, имеющего отверстие 310, и резольвер 40, запрессованный в отверстие 310. Защитный элемент 242, контактирующий с отверстием 310, расположен на внешней кольцевой части статора 41 резольвера, образовывающего резольвер 40.

Таким образом, в соответствии с конструкцией закрепления резольвера, расположенной между концами 301 обмотки статора 302, статор резольвера зафиксирован путем запрессовки на крышке 304 двигателя, которая является пригоночным материалом, с защитным элементом 242, размещенным на внешней кольцевой части статора 41 резольвера. В этом случае, запрессовка посредством защитного элемента 242 позволяет уменьшить перекашивание статора 41 резольвера, вызванного запрессовкой.

Теперь будет описан второй вариант осуществления изобретения.

На Фиг.5 показан вид в перспективе статора резольвера согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 5, статор 41 резольвера согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения отличается от статора 41 резольвера согласно первому варианту осуществления изобретения в том, что отсутствует отверстие для введения болта. Поскольку резольвер обычно фиксируют железной пластиной, которая называется крышкой резольвера, и через которую вставляется гайка, он должен иметь продолговатое отверстие в статорной части для введения болта и установки положения нулевого электрического потенциала. Это приводит к ненужному увеличению размера резольвера. При этом внешний диаметр увеличивается относительно продолговатого отверстия.

Во втором варианте осуществления изобретения, использующем конструкцию с защитным элементом 242, защитный элемент 242 запрессован для фиксирования резольвера, исключая необходимость в отверстии, через которое вводится болт. Более того, дополнительный держатель 248 прикреплен к защитному элементу 242, чтобы исключить использование части с продолговатым отверстием в статоре. Следовательно, статор 41 резольвера может быть уменьшен в размере для обеспечения преимущества возможного уменьшения размера двигателя и генератора или снижения стоимости.

Хотя выше были описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что в них могут быть внесены любые изменения.

Резольвер, к которому относится настоящее изобретение, может быть также использован в двигателе, генераторе или двигателе-генераторе. Этот двигатель-генератор может быть использован в электромобиле или в гибридном транспортном средстве. Более того, настоящее изобретение может быть использовано не только в двигателе-генераторе, встроенном в транспортное средство, но также в двигателе-генераторе, не встроенном в транспортное средство, например, генераторе или приводной машине, которая не связана с транспортным средством.

Хотя статор 41 резольвера согласно настоящему изобретению запрессован в боковину крышки 304 двигателя, этот вариант осуществления этим не ограничивается, и статор 41 резольвера может быть запрессован в боковину корпуса 306 двигателя. Корпус 306 двигателя и крышка 304 двигателя могут быть выполнены не только из металла, такого как алюминий, но также из неметалла, такого, как резина, органическое вещество или неорганическое вещество.

Следует понимать, что варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, являются иллюстративными и не ограничивают его в каждом аспекте. Объем настоящего изобретения ограничен только лишь прилагаемой формулой изобретения, а не описанием, причем в объем изобретения входят любые модификации в рамках и смысловом эквиваленте формулы изобретения.

Промышленная применимость

Согласно настоящему изобретению, конструкция закрепления резольвера может быть использована в области резольверов вращающихся электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения электрических машин в части, определяющей параметры их вращения. Сущность данного изобретения состоит в том, что конструкция закрепления резольвера располагается между концами (301) обмотки статора (302) вращающейся электрической машины и содержит кольцевую часть (305) в качестве основного корпуса (305), имеющую отверстие (310), и статор (41) резольвера, запрессованный в отверстие (310). На внешней периферийной части статора (41) резольвера выполнен защитный элемент (242), контактирующий с отверстием (310). Технический результат от использования настоящего изобретения состоит в том, что предлагаемая конструкция закрепления резольвера не приводит к перекашиванию статора вращающейся электрической машины. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Конструкция закрепления резольвера, расположенная между концами (301) обмотки статора вращающейся электрической машины и содержащая основной корпус (305), имеющий отверстие (310), и
резольвер (40), запрессованный в отверстие (310),
при этом на внешней периферийной части резольвера (40) выполнен защитный элемент (242), контактирующий с отверстием (310).

2. Конструкция по п.1, в которой резольвер (40) содержит статор (41) резольвера и дополнительно содержит, по меньшей мере, три обмотки (44А, 44В, 44С), выполненные в статоре (41) резольвера.

3. Конструкция по п.2, в которой статор (41) резольвера содержит зубчатую часть (243) сердечника статора и заднюю часть (241) ярма сердечника статора для закрепления зубчатой части (243) сердечника статора.

4. Конструкция по п.3, в которой защитный элемент (242) прикреплен к задней части (241) ярма сердечника статора посредством адгезива или сварки.

5. Конструкция по п.2, в которой статор (41) резольвера прикреплен к крышке (304) двигателя болтом (3а).

6. Конструкция по п.1, в которой защитный элемент (242) выполнен из магнитного материала.