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Die Erfindung betrifft einen Resolver, der die Rotationsposition eines Motors erfasst.
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Die Druckschrift
DE 692 21 438 T2 beschreibt induktive Verschiebungsfühler, die zum kontaktlosen Erfassen von Winkelverlagerungen oder linearen Verlagerungen verwendet werden können. Ein induktiver Versatzsensor gemäß dieser Druckschrift weist erste und zweite Elemente wie beispielsweise einen Stator und einen Rotor auf, die einen Bewegungsweg definieren. An dem Stator sind Spulenabschnitte angeordnet, und der Rotor weist eine leitende Abschirmung
4 auf. Die Spulenabschnitte des Stators interagieren mit der Abschirmung des Rotors derart, dass die Induktivitäten der Spulenabschnitte mit der Bewegung der Abschirmung variieren. Jedoch ist die Abschirmung derart angeordnet, dass lediglich ein Teil der Spulenabschnitte durch die Abschirmung gleichzeitig beeinflusst wird, beispielsweise ist die Abschirmung lediglich an einem Teil des Umfangs des Rotors angebracht. Weiterhin sind die Spulenabschnitte in zwei Reihenschaltungen angeordnet, wobei jede Reihenschaltung zumindest zwei elektrisch in Reihe geschaltete Spulenabschnitte aufweist. Die Spulenabschnitte der zwei Reihenschaltungen sind dann abwechselnd am Umfang des Stators angeordnet. Auf diese Weise können im Wesentlichen sinusförmige Ausgangssignale erhalten werden.
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Die Druckschrift
US 6,777,843 B2 offenbart einen Resolver, der in einem Motor eingebaut ist. Dabei ist der Resolver derart aufgebaut, dass der Rotor eine unregelmäßige Form aufweist.
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Die Druckschrift
US 2004/0070389 A1 offenbart einen Resolver mit variabler Reluktanz, wobei Statorwicklungen an Statormagnetpolen unterschiedlich ausgeführt sind. Das heißt, dass die Ausgangsspannungspolaritäten von benachbarten Gruppen von Ausgangswicklungen des Stators sich voneinander unterscheiden.
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Die Druckschrift
US 2003/0067233 A1 offenbart einen weiteren Resolver, der in einem Motor eingebaut ist. Die Form des Rotors des Resolvers ist unregelmäßig, so dass sich bei Drehung die Reluktanz ändert.
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Die Druckschrift
US 4,672,347 offenbart einen weiteren Resolver, der einen aus einem Ferritmaterial hergestellten Stator aufweist, an dem aktive Stator-Sinuspole und aktive Stator-Cosinuspole vorgesehen sind. Die aktiven Stator-Sinuspole und Stator-Cosinuspole sind derart angeordnet und verschaltet, dass deren Ausgangssignale als Funktion der Winkelposition des Rotors in Bezug auf den Stator sinusförmig oder cosinusförmig variiert.
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Die Druckschrift
JP 2005080430 A offenbart einen Motor mit einem eingebauten Resolver. Dabei ist zur Ausführung einer Nullpunktjustierung des Resolvers eine besondere Justierungsöffnung vorgesehen.
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Die Druckschrift
JP 09065617 A offenbart einen weiteren Motor mit einem Resolver. Bei diesem Resolver ist zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit eine Abschirmungsabdeckung vorgesehen, die die Resolverspule abdeckt, so dass der Einfluss von Streumagnetflüssen unterdrückt wird, die zwischen einer Motorspule und der Resolverspule erzeugt werden können.
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Die Druckschrift
JP 2001-78393 offenbart einen weiteren Resolver.
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Die Druckschrift
EP 0 295 609 offenbart ein Herstellungsverfahren für Wicklungen für gedruckte Schaltungen von Induktivitätssensoren.
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In der Vergangenheit wurde ein Resolver mit variabler Reluktanz (der nachstehend einfach als ”Resolver” bezeichnet ist) wie beispielsweise ein in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2004-69374 offenbart Resolver als Erfassungssensor vorgeschlagen, der die Rotationsposition einer rotierenden elektrischen Maschine wie eines elektrischen Motors (d. h., eines Motors) oder eines Generators erfasst. Wie es in
10 gezeigt ist, weist ein Resolver
50 einen Resolverrotor (d. h. einen Rotor)
51 und einen Resolverstator (d. h. Stator)
52 auf. Der Resolver
51 ist derart vorgesehen, dass er zusammen mit einer Antriebswelle
53 rotiert, die sich von einem nicht gezeigten Motor erstreckt.
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Der Resolverstator 52 ist ringförmig und umgibt den Resolverrotor 51 von außen. Eine Vielzahl von Zähnen 54 sind an äquidistanten Intervallen in Umlaufsrichtung auf einer inneren Umfangsoberflächenseite des Resolverstators 52 geformt. Außerdem sind eine Erregungsspule, eine erste Ausgangsspule und eine zweite Ausgangsspule, die nicht gezeigt sind, um (die Zähne 54 des) Resolverstators 52 gewickelt. Die erste Ausgangsspule und die zweite Ausgangsspule sind derart angeordnet, dass die Phasen der von einem nicht gezeigten Steuerungsgerät erfassten Ausgangssignale (Wechselstromsignale) um 90° versetzt sind.
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Wenn ein Referenzsignal (d. h. eine Spannung) zu der Erregungsspule des Resolvers 50 zur Erfassung der Rotationsposition des Motors ausgegeben wird, ändert sich eine Spaltbreite zwischen dem Resolverrotor 51 und dem Resolverstator 52 derart, dass die erste Ausgangsspule und die zweite Ausgangsspule jeweils ein Ausgangssignal entsprechend der Spaltbreite erzeugen. Das Steuerungsgerät berechnet dann die Rotationsposition eines rotierenden Abschnitts (wie eines Rotorkerns) des Motors auf der Grundlage der Ausgangssignale aus der ersten Ausgangsspule und der zweiten Ausgangsspule, die der Position des Resolverrotors 51 entsprechen.
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Der in der
japanischen Offenlegungsschrift 2004-69374 offenbarten Resolver
50 ist an einer Position nahe an dem Motor, d. h. benachbart zu einem Abschnitt (der ebenfalls als ”Spulenende” bezeichnet ist) der Erregungsspule des Motors angeordnet, um den gesamten Motor einschließlich des Resolvers
50 kompakter auszuführen. Daher wird bei Zufuhr eines Erregungsstroms zu der Erregungsspule des Motors ein Teil des von der Erregungsspule erzeugten Magnetflusses zu Störungen für den Resolver
50. Dann kann sich eine Störung (d. h. eine Spannung), die durch den elektromagnetischen Induktionsvorgang der aus diesem Magnetismus resultierenden Störung erzeugt wird, auf das Ausgangssignal der ersten Ausgangsspule und der zweiten Ausgangsspule sowie auf ein zu der Erregungsspule des Resolverstators
52 gesendetes Referenzsignal überlagert werden. Falls dieses passiert, kann die Wellenform des Ausgangssignals verzerrt werden, weshalb die Rotationsposition des rotierenden Abschnitts (d. h. des Rotorkerns) des Motors nicht länger genau erfasst werden kann.
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Außerdem ist ein nicht gezeigter Umrichter zur Zufuhr elektrischen Stroms zu dem Motor und dem Resolver 50 und dergleichen in der Nähe des Resolvers 50 vorgesehen. In diesem Fall kann sich eine Störung (d. h. Spannung), die durch den aus dem Schaltvorgangs in dem Umrichter resultierenden elektromagnetischen Induktionsvorgang erzeugt wird, auf die Ausgangssignale und das Referenzsignal überlagert werden. Daher kann sich in diesem Fall ebenfalls eine Störung, die durch den elektromagnetischen Induktionsvorgang der Störung aufgrund des Magnetismus, der durch den Umrichter und die Erregungsspule des Motors und dergleichen erzeugt wird, auf die Ausgangssignalen überlagern, wodurch die Wellenformen dieser Signale verzerrt werden. Als Ergebnis kann die Rotationsposition eines rotierenden Abschnitts (d. h. des Rotorkerns) des Motors nicht länger genau erfasst werden, genau wie es vorstehend beschrieben worden ist.
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Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Resolver anzugeben, der eine Verzerrung der Wellenform eines Ausgangssignals unterdrücken kann, die aufgrund des Einflusses von Störung aufgrund von Magnetismus von außerhalb auftritt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Resolver gelöst, wie er in Patentanspruch 1 angegeben ist, oder alternativ durch einen Resolver gelöst, wie er in Patentanspruch 19 angegeben ist.
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Erfindungsgemäß kann eine Verzerrung der Wellenform eines Ausgangssignals, die aufgrund des Einflusses einer aus dem Magnetismus von außerhalb resultierenden Störung auftritt, unterdrückt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Nachstehend sind die Zeichnungen kurz beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Abschnitt eines Hybridfahrzeugantriebsystems veranschaulicht,
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2 eine perspektivische Ansicht, die entlang einer Linie 2-2 in 1 genommen ist,
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3 eine perspektivische Querschnittsansicht, die entlang einer Linie 3-3 in 2 genommen ist,
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4 eine Darstellung, die die Weise veranschaulicht, in der Magnetfluss in einem Resolverstator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eindringt,
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5 eine Darstellung, die die Weise veranschaulicht, in der Magnetfluss in einen Resolverstator gemäß einem Vergleichsbeispiel eindringt,
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6 ein Diagramm, das die Magnetflussdichte an Zähnen, die an dem Resolverstator gemäß diesem Ausführungsbeispiel geformt sind, mit der Magnetflussdichte an Zähnen vergleicht, die an dem Resolverstator gemäß dem Vergleichsbeispiel geformt sind,
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7(a) eine Darstellung die die Weise veranschaulicht, in der Magnetfluss in einen Resolverstator gemäß einem weiteren Beispiel eindringt,
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und 7(b) eine Darstellung, die die Weise veranschaulicht, in der Magnetfluss in einen Resolverstator gemäß einem weiteren Beispiel eindringt,
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8 ein Diagramm, das die Magnetflussdichte an den Zähnen, die auf dem Resolverstator gemäß dem Vergleichsbeispiel geformt sind, mit den Magnetflussdichten an den Zähnen vergleicht, die an den Resolverstatoren der Beispiele gemäß 7(a) und (b) vergleicht,
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9 eine Darstellung der Struktur eines Resolverstators gemäß einem weiteren Beispiel, und
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10 eine Darstellung der Struktur eines Resolverstators gemäß dem Stand der Technik.
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben, gemäß denen die vorliegende Erfindung bei einem (nachstehend einfach als ”Resolver” bezeichneten) Resolver mit variabler Reluktanz umgesetzt ist, der eine Rotationsposition eines Motors/Generators (d. h. einer rotierenden elektrischen Maschine) in einem Hybridfahrzeugantriebssystem erfasst.
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Wie es in der Querschnittsdarstellung eines Abschnitts eines Antriebssystems gemäß 1 gezeigt ist, weist ein Hybridfahrzeugantriebssystem H gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Motor (genauer einen Motor/Generator) 10, einen Resolver 11 zur Erfassung der Rotationsposition des Motors 10 und einen Umrichter 12 zur Zufuhr von Leistung zu dem Motor 10 auf. Der Motor 10 weist drei Funktionen auf, d. h. i) er erzeugt Antriebskraft zum Starten einer nicht gezeigten Maschine (d. h. einer Brennkraftmaschine), ii) er erzeugt Antriebskraft zum Antrieb eines Fahrzeugs und iii) er erzeugt Leistung aus der Antriebskraft der antreibenden Brennkraftmaschine. Der Umrichter 12 weist ebenfalls zwei Funktionen auf: d. h. i) er führt Leistung aus einer nicht gezeigten Batterie dem Motor 10 zu und ii) er lädt die Batterie mit durch den Motor 10 erzeugter Leistung.
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Der Motor 10 weist einen allgemein zylindrischen Rotorkern 13 und einen ringförmigen Statorkern 14 auf, der derart angeordnet ist, dass er die äußere Umfangsoberfläche des Rotorkerns 13 über einen nicht gezeigten Spalt umgibt. Eine Vielzahl von Zähnen 15 sind an äquidistanten Intervallen in umlaufender Richtung an der inneren Umfangsoberflächenseite des Statorkerns 14 vorgesehen, wie es in 2 gezeigt ist. Eine in 2 nicht gezeigte Erregungsspule 16 ist um die Zähne 15 gewickelt. Es sei bemerkt, dass bei der Erregungsspule 16, die um die Zähne 15 gewickelt ist, zwischen einem Spulenende 16a, bei dem es sich um einen nicht eingesetzten Abschnitt handelt, und einem eingesetzten Abschnitt zu unterscheiden ist, der nicht gezeigt ist und innerhalb von zwischen den Zähnen 15 gebildeten Nuten 15a angeordnet ist. Außerdem ist eine sich durch den Rotorkern 13 erstreckende Antriebswelle 17 mit dem Rotorkern 13 an einer Position entsprechend der zentralen Achse des Statorkerns 14 befestigt, so dass die Antriebswelle 17 und der Rotorkern 13 gemeinsam als eine einzige Einheit rotieren.
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Weiterhin ist der Umrichter 12 an einer Position in der Nähe eines Teils der äußeren Umfangsoberfläche des Statorkerns 14 des Motors 10 angeordnet (d. h. an einer Position benachbart zu der linken Oberfläche des Statorkerns 14 gemäß der Darstellung in 1). Eine Vielzahl nicht gezeigter elektronischer Vorrichtungen wie Transistoren und dergleichen ist innerhalb des Umrichters 12 vorgesehen. Der Umrichter 12 wandelt Gleichstrom in Wechselstrom sowie Wechselstrom in Gleichstrom durch hochschnelle Schaltvorgänge der Transistoren und dergleichen um.
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Nachstehend ist der spezifische Aufbau des Resolvers 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausführlich unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. In 3 ist die Länge in axialer Richtung des Resolvers 11 (die Länge in vertikaler Richtung gemäß der Darstellung in 3) in Bezug auf die Länge in der radialen Richtung des Resolvers 11 (d. h. die Länge in der Querrichtung bzw. Richtung von links nach rechts gemäß der Darstellung in 3) übertrieben dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern.
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Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, weist der Resolver 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Resolverrotor (d. h. einen Rotor) 18 und einen ringförmigen Resolverstator (d. h. Stator) 19 auf. Der Resolverstator 19 ist derart angeordnet, dass er den Resolverrotor 18 von außerhalb über einen Spalt G umgibt. Der Resolverrotor 18 ist durch Stapeln einer Vielzahl (gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich 5 gezeigt) von Rotorstahlblechen 18a aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität (wie Siliziumstahl) geformt. Jedes der Rotorstahlbleche 18a weist eine im Wesentlichen in dessen Zentrum geformte Durchgangsöffnung 20 auf und ist in einer verformten Vieleckform (gemäß diesem Ausführungsbeispiel einer verformten fünfeckigen Form) geformt, in der konvexe Abschnitte 21a und konkave Abschnitte 21b abwechselnd an dem äußeren Randabschnitt geformt sind. Die Antriebswelle 17 wird dann fest in die Durchgangsöffnung 20 des Resolverrotors 18 fest eingepasst, der aus den Rotorstahlblechen 18a geformt ist, die in diesem Zustand gestapelt und befestigt sind.
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Der Resolverstator 19 weist einen ringförmigen Statorkörper 22 auf, der durch Zusammenstapeln einer Vielzahl (gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich 5 gezeigt) von Statorstahlblechen 19a geformt ist. Eine Vielzahl von (gemäß diesem Ausführungsbeispiel 14) Zähnen 23 sind an dem Statorkörper 22 bei äquidistanten Intervallen in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 geformt, so dass diese von der inneren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 zu der Innenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22 vorspringen. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Spulen (d. h. eine Erregungsspule, eine erste Ausgangsspule und eine zweite Ausgangsspule) um die Zähne 23 gewickelt. Wenn eine Spannung an die Erregungsspule gelegt wird und der Resolverrotor 18 rotiert, ändert sich die Spaltbreite zwischen der äußeren Umfangsoberflächenseite des Resolverrotors 18 und der inneren Umfangsoberflächenseite des Resolverstators 19 derart, dass der Resolverrotor 18 die Reluktanz (d. h. den magnetischen Widerstand) ändert. Als Ergebnis gibt jede Ausgangsspule Ausgangssignale entsprechend der Spaltbreite (d. h. der Reluktanz) aus. Als Ausgangssignale wird eine Sinuswelle aus der ersten Ausgangsspule ausgegeben und wird eine Kosinuswelle aus der zweiten Ausgangsspule ausgegeben, die in der Phase um 90° in Bezug auf die Sinuswelle versetzt ist.
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Außerdem ist eine Vielzahl von Luftspalten 24 und 25 in dem Statorkörper 22 geformt, die sich durch den Statorkörper 22 in axialer Richtung erstrecken. Die Luftspalte 24 sind längliche Öffnungen, die kleinere Bögen bilden, die sich in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 erstrecken und die benachbart zueinander bei äquidistanten Intervallen in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 geformt. sind. Die Luftspalte 25 sind ebenfalls längliche Öffnungen, die kleine Bögen bilden, die sich in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 erstrecken, und die benachbart zueinander bei äquidistanten Intervallen in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 an Positionen radial außerhalb der Luftspalte 24 geformt sind. Ein Bolzen (d. h. eine Befestigungsvorrichtung) 26 zur Befestigung der Statorstahlbleche 19a in gestapelter Weise wird durch einen Abschnitt jedes Luftspalts 25 in der Stapelrichtung der Statorstahlbleche 19a eingesetzt. Daher sind die Luftspalte in der radialen Richtung breiter als die Luftspalte 24 geformt, die an Positionen radial innerhalb von den Luftspalten 25 in dem Statorkörper 22 geformt sind. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung sind die an Positionen auf der Innenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22 geformten Luftspalte 24 als ”Innenluftspalte” bezeichnet, und sind die an der Außenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22 geformten Luftspalte 25 als ”Außenluftspalte” bezeichnet.
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Falls eine imaginäre gerade Linie S1 gezogen wird, die durch einen Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 und zwischen zwei innere Luftspalte 24 verläuft, die zueinander in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 benachbart sind, schneidet gemäß diesem Ausführungsbeispiel die gerade Linie S1 einen äußeren Luftspalt 25, bei dem es sich um eine längliche Öffnung handelt, in der Nähe der Mitte zwischen dessen beiden Endpunkten. Falls außerdem eine imaginäre gerade Linie S2 gezogen wird, die durch den Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 und durch zwei äußre Luftspalte 25 gelangt, die zueinander in der Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 benachbart sind, schneidet die gerade Linie S2 einen Innenluftspalt 24, bei dem es sich um eine längliche Öffnung handelt, in der Nähe zwischen dessen beiden Endpunkten. Daher würde, falls eine imaginäre gerade Linie S von dem Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 zu der Außenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22 gezogen würde und diese gerade Linie S um 360° um den Mittelpunkt O gedreht wird, die gerade Linie S stets zumindest entweder einen inneren Luftspalt 24 oder einen äußeren Luftspalt 25 über die gesamten 360° schneiden.
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Außerdem ist der Abstand in Umlaufsrichtung zwischen inneren Luftspalten 24, die zueinander in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 benachbart sind, der kürzest möglichste Abstand, der dem Resolver 11 (d. h. dem Resolverstator 19) immer noch ermöglicht, ausreichend seine Funktion zu zeigen, solange er ausreichend ist, Vibrationen von dem Antrieb des Motors 10 und der Brennkraftmaschine zu tolerieren. Daher ist die Länge in Umlaufsrichtung jedes inneren Luftspalts 24 selbst in der Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 so lang wie möglich. Gleichermaßen ist die Länge in Umlaufsrichtung jedes äußeren Luftspalts 25 selbst die längstmöglichste Länge in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22, die dem Resolver 11 (d. h. dem Resolverstator 19) ermöglicht, dessen Funktion ausreichend zu zeigen. Dementsprechend würde, falls die gerade Linie S um den Mittelpunkt O gedreht wird, die gerade Linie S an mehreren Stellen (Winkelpositionen) sowohl die inneren Luftspalte 24 als auch die äußeren Luftspalte 25 schneiden.
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Der Resolver 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derart angeordnet, dass der Resolverstator 19 benachbart zu dem Spulenende 16a der Erregungsspule 16 des Motors 10 ist, da der Resolvermotor 18 an der Antriebswelle 17 befestigt ist (vgl. 1). Genauer ist der Resolver 11 in radialer Richtung weiter nach innen als das Spulenende 16a des Motors 10 angeordnet, um den Motor 10 und den Resolver 11 kompakt auszuführen (d. h., damit der Rotor 10 und der Resolver 11 näher aneinander liegen). Wenn daher elektrischer Strom durch die Erregungsspule 16 des Motors 10 geleitet wird, kann ein Teil des von der Erregungsspule 16 induzierten Magnetflusses (der ebenfalls als ”Magnetismus” bezeichnet ist) eine aus dem Magnetismus resultierende Störung werden und von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Resolverstators 19 (d. h. des Statorkörpers 22) zu den Zähnen 23 eindringen, die an der inneren Umfangsoberflächenseite des Resolverstators 19 (d. h. des Statorkörpers 22) gebildet sind. Außerdem ist der Umrichter 12 an einer Position nahe an dem Resolver 11 in dem Hybridfahrzeugantriebssystem H gemäß diesem Ausführungsbeispiel angeordnet. Der Umrichter 12 führt Schaltvorgänge von Transistoren und dergleichen durch, die innerhalb des Umrichters 12 vorgesehen sind, weshalb eine Störung ebenfalls von diesen Schaltvorgängen erzeugt wird. Die Störung durch das Schalten dringt ebenfalls in den Resolverstator 19 von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 zu den an der inneren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 geformten Zähnen 23 ein. Der Resolver 11 kann somit die ursprüngliche Erfassungsfunktion durch Unterdrückung des Eindringens dieser Art von Störungen gewährleisten.
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Nachstehend ist unter Bezugname auf 4 bis 6 eine Funktion beschrieben, die durch die Vielzahl der (gemäß diesem Ausführungsbeispiel 7) inneren Luftspalte 24 und der Vielzahl der (gemäß diesem Ausführungsbeispiel 7) äußeren Luftspalte 25, die an dem Resolverstator 19 (d. h. dem Statorkörper 22) gemäß diesem Ausführungsbeispiel geformt sind, zur Unterdrückung des Eindringens von Störungen aufgrund des Magnetismus in einer wie vorstehend beschriebenen Situation ausgeführt wird. In 4 und 5 sind die Bolzen 26 nicht gezeigt, um das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern. In der nachfolgenden Beschreibung wird die ”Störung aufgrund Von Magnetismus” ebenfalls als ”Magnetfluss” bezeichnet.
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Wenn elektrischer Strom durch die Erregungsspule 16 des Motors 10 fließt, gelangt, wie es in 4 gezeigt ist, ein (durch abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien angegebener) Magnetfluss aus der Erregungsspule 16 und den Umrichter 12 in den Statorkörper 22 von dessen äußerer Umfangsoberflächenseite zu dessen innerer Umfangsoberflächenseite ein. Die äußeren Luftspalte 25 verhindern, dass ein Teil des Magnetflusses weiter in das Innere in radialer Richtung als die Positionen in radialer Richtung eindringen, an denen die äußeren Luftspalte 25 geformt sind. Das heißt, dass der Magnetfluss gleichförmig durch den Abschnitt des Statorkörpers 22, das heißt zu der Außenseite in radialer Richtung (durch die der Magnetfluss leicht gelangen kann) der äußere Luftspalt 25 gelangt, die Luft darin aufweisen, und als Ergebnis kann der Magnetfluss nicht leicht in den Abschnitt des Statorkörpers 22, das heißt zu dem in radialer Richtung Inneren der äußeren Luftspalte 25 gelangen. In diesem Fall agiert die Luft in den äußeren Luftspalten 25 als magnetischer Widerstand, der es dem Magnetfluss erschwert, weiter in das Innere in radialer Richtung als die äußeren Luftspalte 25 einzudringen.
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Weiterhin dringt von dem Magnetfluss, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Startorkörpers 22 eindringt, der Magnetfluss, der zwischen den äußeren Luftspalten 25 gelangt und weiter in das Innere in radialer Richtung gelangt, gleichförmig durch den Abschnitt des Statorkörpers 22, das heißt zu der Außenseite in radialer Richtung (durch die der Magnetfluss leicht gelangen kann) der inneren Luftspalte 24, die Luft darin aufweisen, und als Ergebnis dringt der Magnetfluss nicht Leicht in den Abschnitt des Statorkörpers 22, das heißt zu der Innenseite in radialer Richtung des inneren Luftspalte 24. Ähnlich wie die äußeren Luftspalte 25 agieren auch die inneren Luftspalte 24 als magnetischer Widerstand. Von den Luftspalten (d. h. der Vielzahl der Arten der Magnetflussblockierabschnitte) 24 und 25 sind die inneren Luftspalte (eine Art der Magnetflussblockierabschnitte) 24 derart angeordnet, dass, wenn eine gerade Linie S und ein mittlerer Abschnitt zwischen beiden Endabschnitten in der Umlaufsrichtung von einem der inneren Luftspalte 24 sich schneiden, die gerade Linie S zwischen zwei äußere Luftspalte (der anderen Art des Magnetflussblockierabschnitts) 25, die in der Umlaufsrichtung zueinander benachbart sind und in radialer Richtung außerhalb des inneren Luftspalts 24 geformt sind. Daher erschweren die inneren Luftspalte 24 den Magnetfluss, der in radialer Richtung zur Innenseite der äußeren Luftspalte 25 eingedrungen ist, weiter in radialer Richtung nach innen von den inneren Luftspalten 24 einzudringen. Dementsprechend agieren gemäß diesem Ausführungsbeispiel die inneren Luftspalte 24 und die äußeren Luftspalte 25 als Magnetflussblockierabschnitte, die einen Magnetfluss vom Eindringen von der äußeren Umfangsoberflächenseite (d. h. der Umfangsoberflächenseite, auf der die Zähne 23 nicht geformt sind) des Statorkörpers 22 zu den Zähnen 23 auf der inneren Umfangsoberflächenseite abhalten.
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Demgegenüber sind in einem Statorkörper 40 eines in 5 gezeigten Vergleichsbeispiels keine Luftspalte oder dergleichen geformt, die als Magnetflussblockierabschnitte agieren. Dabei sind Bolzeneinsetzöffnungen 40a, durch die in 5 nicht gezeigte Bolzen 26 eingesetzt werden, in dem Statorkörper 40 geformt. Als Ergebnis dringt ein großer Teil des Magnetflusses, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 40 zu Zähnen 41 an der inneren Umfangsoberflächenseite eingedrungen ist, bis zu den Zähnen 41a ein, wie es in 5 gezeigt ist. Der Magnetfluss, der bis zu den Zähnen 41 eingedrungen ist, erzeugt eine Spannung (sogenannte Störung) durch den elektromagnetischen Induktionsvorgang an den verschiedenen Spulen (d. h. der Erregungsspule, der ersten Ausgangsspule und der zweiten Ausgangsspule), die nicht gezeigt sind, die um die Zähne 41 gewickelt sind. Auf diese Weise stört die durch die verschiedenen Spulen durch den Magnetfluss erzeugte Spannung das Referenzsignal (d. h. die Spannung) der Erregungsspule und die Ausgangssignale (d. h. die Spannungen), die von den Ausgangsspulen ausgegeben werden.
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In 6 ist ein Vergleichsdiagramm gezeigt, in dem die Magnetflussdichte, die an den an dem Statorkörper 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel geformten Zähnen 23 analysiert wird, mit der Magnetflussdichte vergleicht, die an den an dem Statorkörper 40 des Vergleichsbeispiels geformten Zähnen 41 analysiert. Die Horizontalachse stellt dabei den mechanischen Rotationswinkel (360° mit einer Rotation des Resolverstators 18) des Resolverstators 18 dar, wobei [grad] ([deg]) die Abkürzung für [Grad(°)] ist, die die Einheit des Rotationswinkels ist. Die Vertikalachse stellt die Magnetdichte, die in einen Zahn gelangt, wobei [T] die Abkürzung für [Tesla] ist, die die Einheit der Magnetdichte ist.
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Zunächst dringt in den Statorkörper 40 des Vergleichsbeispiels ein Magnetfluss mit hoher Dichte zu den Zähnen 41 ein, wie aus 5 hervorgeht. Wenn der Resolverrotor 18 sich einmal dreht, wird daher an den Zähnen 41 eine extrem starke Magnetflussdichte analysiert. Mit dem Statorkörper 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird demgegenüber der Magnetfluss, der von der Außenseite eingedrungen ist, durch die Luftspalte 24 und 25 gestoppt, wie es aus 4 hervorgeht, so dass der Magnetfluss von der Außenseite nicht bis zu den Zähnen 23 eindringt. Daher wird, selbst wenn der Resolverrotor 18 sich einmal dreht, lediglich eine extrem schwache Magnetflussdichte (fast ”0 (Null) Tesla”) an den Zähnen 23 analysiert. Dementsprechend sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Ausgangssignale durch den Magnetfluss praktisch nicht beeinträchtigt, so dass eine Verzerrung der Wellenformen der von dem Resolver 11 erfassten Ausgangssignale unterdrückt werden kann.
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Dementsprechend ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel den Erhalt der folgenden Wirkungen.
- (1) Eine Vielzahl von Luftspalten 24 und 25, die als Magnetflussblockierabschnitte dienen, sind an dem ringförmigen Statorkörper 22 angeordnet. Wenn eine gerade Linie S von einem Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 zu der Außenseite des Statorkörpers 22 in radialer Richtung gezogen wird und diese gerade Linie S um 360° um den Mittelpunkt O gedreht wird, schneidet die gerade Linie S entweder den inneren Luftspalt 24 oder den äußeren Luftspalt 25 oder beide. Daher gelangt der Magnetfluss, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 eingedrungen ist, durch den Abschnitt des Statorkörpers 22, das heißt, in radialer Richtung zu der Außenseite der Luftspalte 24, so dass ein großer Teil des Magnetflusses durch die Luftspalte 24 und 25 gestoppt wird. Das heißt, das der Statorkörper 22 derart aufgebaut ist, dass der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 zu den Zähnen 23 an der inneren Umfangsoberflächenseite eindringender Magnetfluss nicht in der Lage ist, leicht bis zu den Zähnen 23 einzudringen, so dass die Magnetflussdichte, die an den Zähnen 23 analysiert wird, einen extrem niedrigen Wert aufweist. Dementsprechend kann eine Verzerrung der Wellenformen der von den Ausgangsspulen ausgegebenen Ausgangssignale unterdrückt werden, die aufgrund der Wirkung der aus dem Magnetismus von außerhalb resultierenden Störung auftritt.
- (2) Die Luftspalte (Magnetflussblockierabschnitte) 24 und 25 werden durch Ausstanzen von länglichen Öffnungen, die sich in Umlaufsrichtung der ringförmigen Statorstahlbleche 19a erstrecken, zur gleichen Zeit geformt, zu der die Stahlbleche 19a durch Stanzen geformt werden, wobei dann die Statorstahlbleche 19a miteinander gestapelt werden. Es ist daher möglich, eine Erhöhung der Anzahl der Herstellungsprozesse zu vermeiden, die auftreten würde, falls ein getrennter Vorgang zur Formung der Luftspalte 24 und 25 in dem Statorkörper 22 verwendet würde. Es ist ebenfalls möglich, eine Erhöhung von Herstellungskosten zu vermeiden, die beispielsweise dann auftreten würde, falls ein separates Teil zu dem Statorkörper 22 hinzugefügt würde, der als Magnetflussblockierabschnitt dient.
- (3) Ein Bolzen (eine Befestigungsvorrichtung) 26 zur Befestigung und Fixierung der Statorstahlbleche 19a, die den Resolverstator (d. h. den Stator) 19 bilden, wird in Stapelrichtung der Statorstahlbleche 19a in einen Endabschnitt (einem Abschnitt) der zwei Endabschnitte in länglicher Richtung jedes äußeren Luftspalts 25 eingesetzt. Das heißt, dass die äußeren Luftspalte 25 ebenfalls als Bolzendurchgangsöffnungen zum Einsetzen von Bolzen 26 dienen. Dementsprechend ist es möglich, eine Verkomplizierung des Aufbaus des Resolverstators 19 zu vermeiden, was anderenfalls auftreten würde, falls die Bolzendurchgangsöffnungen zusätzlich zu den Luftspalten (Luftöffnungen) 24 und 25 zu formen wären. Da es außerdem möglich ist, eine Erhöhung der Anzahl der Stellen zu unterdrücken, an der Öffnungen (einschließlich der Luftspalte 24 und 25) in die Statorstahlbleche 19a geformt werden, ist es ebenfalls möglich, ein Verbiegen und Verformen der Statorstahlbleche 19a beim Ausstanzen der Öffnungen zu unterdrücken.
- (4) Die Luft in den Luftspalten 24 und 25 agieren als magnetischer Widerstand, der es ermöglicht, den Magnetflusses, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 zu der Innenseite in radialer Richtung eingedrungen ist, davon abzuhalten, weiter als die Positionen, zu denen die Luftspalte 24 und 25 geformt sind, nach innen in radialer Richtung einzudringen.
- (5) Sowohl die inneren Luftspalte 24, die benachbart zueinander in der Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 geformt sind, als auch die äußeren Luftspalte 25, die gleichermaßen in Umlaufsrichtung an in radialer Richtung weiter außen liegenden Positionen des Statorkörpers 22 als die inneren Luftspalte 24 geformt sind, sind derart geformt, dass die Umlaufslängen der Luftspalte 24 und 25 in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 so lang wie möglich sind. Daher schneidet, falls die gerade Linie S um 360° um den Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 gedreht wird, diese gerade Linie S an mehreren Stellen (Winkelpositionen) sowohl den inneren Luftspalt 24 als auch den äußeren Luftspalt 25. Das heißt, dass, wenn der Mittelpunkt O als Referenz genommen wird, es eine große Anzahl von Stellen gibt, an denen doppelt so viele Magnetflussblockierabschnitte geformt sind. Als Ergebnis ist es möglich, einen Magnetfluss, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22 zu den auf der inneren Umlaufsoberflächenseite geformten Zähnen 23 eingedrungen ist, davon abzuhalten, dass er zwischen den äußeren Luftspalten 25 und den inneren Luftspalten 24 gelangt und die Zähne 23 erreiche.
- (6) Die inneren Luftspalte (eine Magnetflussblockierabschnittsart) 24 sind derart angeordnet, dass die Umlaufspositionen an den mittleren Abschnitten zwischen beiden Endabschnitten in der Umlaufsrichtung mit den Umlaufspositionen zwischen zwei äußeren Luftspalten (einer anderen Magnetflussblockierabschnittsart) 25 übereinstimmen, die in der Umlaufsrichtung benachbart zueinander sind und in radialer Richtung weiter außen als die inneren Luftspalte 24 geformt sind. Das heißt, dass dadurch, dass die Abschnitte zwischen den inneren Luftspalten 24, die in Umlaufsrichtung zueinander benachbart sind, und den Abschnitten zwischen den äußeren Luftspalten 25, die in Umlaufsrichtung benachbart zueinander sind, derart angeordnet sind, dass sie so weit wie möglich voneinander entfernt sind, dies ermöglicht, den Magnetfluss, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite in den Statorkörper 22 eingedrungen ist, davon abzuhalten, in das Innere in radialer Richtung einzudringen.
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Das Ausführungsbeispiel kann ebenfalls zu anderen Ausführungsbeispielen (d. h. anderen Beispielen) wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.
- – Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Magnetflussblockierabschnitte durch Formen von Durchgangsöffnungen in axialer Richtung des Statorkörpers 22 und Einsetzen von geeignetem Material. (wie rostfreiem Stahl), das eine magnetische Permeabilität aufweist, die geringer als diejenige des Materials ist, aus dem der Statorkörper 22 hergestellt ist, in die Durchgangsöffnungen geformt werden. Das heißt, dass anstelle der Luftspalte 24 und 24, die mit Luft gefüllt sind, wie gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, Magnet flussblockierabschnitte durch Einsetzen von Material mit niedriger magnetischer Permeabilität in die Durchgangsöffnungen geformt werden können, die durch den Statorkörper 22 geformt sind.
- – Gemäß dem vorstehend beschriebenem Ausführungsbeispiel kann der Statorkörper 22 eine Struktur sein, in der spezielle Bolzeneinsetzöffnungen, durch die die Bolzen 26 zur Befestigung und Fixierung der Statorstahlbleche 19a miteinander in einem gestapelten Zustand eingesetzt werden, getrennt von den äußeren Luftspalten 25 geformt werden.
- – Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Statorkörper 22 eine Struktur sein, in der nicht nur zwei Luftspaltenarten (d. h. die inneren Luftspalte 24 und die äußeren Luftspalte 25) bei unterschiedlichen Abständen in radialer Richtung von dem Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 geformt sind, sondern bei der auch drei oder mehr Arten von Luftspalten geformt werden können.
- – Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen muss, wenn eine imaginäre gerade Linie gezogen wird, die durch den Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 und zwischen zwei in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 zueinander benachbarten inneren Luftspalten 24 gelangt, diese gerade Linie nicht einen äußeren Luftspalt 25 in der Nähe der Mitte zwischen beiden Endabschnitten davon schneiden. Das heißt, dass das Positionsverhältnis der inneren Luftspalte 24 und der äußeren Luftspalte 25 nicht besonders eingeschränkt ist, so lange wie die gerade Linie S zumindest entweder die inneren Luftspalte 24 oder die äußeren Luftspalte 25 schneidet, wenn die gerade Linie S um den Mittelpunkt O um 360° gedreht wird.
- – Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Statorkörper 22 des Resolverstators 19, in dem die Luftspalte (Magnetflussblockierabschnitte) geformt sind, ebenfalls ein Statorkörper sein, in dem Luftspalte mit Formen geformt sind, wie sie in 7(a) und (b) gezeigt sind. Das heißt, bei einem Statorkörper 22a gemäß 7(a) sind Luftspalte 30 geformt, die wie längliche Öffnungen geformt sind, die sich in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22a erstrecken, wobei beide Endabschnitte in Längsrichtung zu der Außenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22a zeigen. Weiterhin sind allgemein dreieckige Luftspalte (die nachstehend als dreieckige Luftspalte bezeichnet sind) 31 an Positionen zwischen den Luftspalten 30 geformt, die in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22 benachbart zueinander sind. Außerdem sind Bolzeneinsetzöffnungen 32 zum Einsetzen von (in 7(a) nicht gezeigten) Bolzen 26 in den Statorkörper 22a in Positionen in radialer Richtung außerhalb der Luftspalte 30 geformt.
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Durch Formen der Luftspalte 30 und 31 in den Statorkörper 22a auf diese Weise würde, falls eine gerade Linie von dem Mittelpunkt des Statorkörpers 22a nach außerhalb in radialer Richtung gezogen würde und diese gerade Linie um 360° um den Mittelpunkt gedreht würde, diese gerade Linie zumindest entweder einen der Luftspalte 30 oder die dreieckigen Luftspalte 31 schneiden. Daher kann ein großer Teil des Magnetflusses, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22a zu der inneren Umfangsoberflächenseite eingedrungen ist, durch die Luftspalte 30 und 31 in dem Statorkörper 22a gestoppt werden. Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Statorkörper 40 des Vergleichsbeispiels der Statorkörper 22a die an den Zähnen 23 analysierte Magnetflussdichte verringern, wie es in 8 gezeigt ist. Weiterhin sind bei einem Statorkörper 22b gemäß 7(b) lange langlochförmige Luftspalte 33, die sich in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22b erstrecken, benachbart zueinander in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22b geformt, wobei Bolzeneinsetzöffnungen 34 zwischen den Luftspalten 33 geformt sind. Außerdem sind langlochförmige Luftspalte 35, die sich in Umlaufsrichtung des Statorkörpers 22b erstrecken, an Positionen geformt, die in radialer Richtung des Statorkörpers 22b weiter als die Bolzeneinsetzöffnungen in dem Statorkörper 22b nach außen liegen. Beide Endabschnitte in Längsrichtung der Luftspalte 35 zeigen zu der Außenseite in radialer Richtung des Statorkörpers 22b. Die Bolzen 26 sind in 7(b) ebenfalls nicht gezeigt.
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Durch Formen der Luftspalte 33 und 35 auf diese Weise würde, falls eine gerade Linie von dem Mittelpunkt des Statorkörpers 22b zu der Außenseite in radialer Richtung gezogen würde und diese gerade Linie um 360° um den Mittelpunkt gedreht würde, diese gerade Linie zumindest entweder die Luftspalte 33 oder die Luftspalte 35 schneiden. Daher kann ein großer Teil des Magnetflusses, der von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers 22b zu der inneren Umfangsoberflächenseite eindringt, durch die Luftspalte 33 und 35 in dem Statorkörper 22b gestoppt werden. Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Statorkörper 40. des Vergleichsbeispiels der Statorkörper 22b die an den Mähnen 23 analysierte Magnetflussdichte verringern, wie es in 8 gezeigt ist.
- – Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Luftspalt (d. h. der Magnetflussblockierabschnitt) im Hinblick auf dessen Form nicht besonders beschränkt, solange wie er derart geformt ist, dass, wenn eine gerade Linie vom Mittelpunkt O des Statorkörpers 22 zu der Außenseite in radialer Richtung um 360° um den Mittelpunkt O gedreht würde, die gerade Linie stets den Luftspalt schneiden würde. Beispielsweise kann der Luftspalt wie ein spiralförmiger Luftspalt 36 geformt sein, der in einem in 9 gezeigten Statorkörper 22c geformt ist. Mit diesem Luftspalt 36 wird keine der ursprünglichen Funktionen des Resolvers 11 aufgrund von Vibrationen oder dergleichen verloren, die durch den Antrieb des Motors 10 oder der Brennkraftmaschine oder dergleichen erzeugt werden.
- – Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Resolverstator 19 ebenfalls eine Struktur aufweisen, in der die Vielzahl der Zähne 23 derart geformt sind, dass sie von der äußeren Umfangsoberfläche des Statorkörpers 22 nach außen in radialer Richtung vorspringen. In diesem Fall ist der Resolverrotor 18 vorzugsweise ringförmig und derart positioniert, dass er die äußere umlaufende Oberfläche des Resolverstators 19 umgibt.
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Nachstehend kann das folgende technische Merkmal von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und anderen Beispielen verstanden werden.
- (a) Der Resolver gemäß der ersten oder fünften Ausgestaltung ist derart, dass die Magnetflussblockierabschnitte mit einem Material mit niedriger magnetischer Permeabilität aufgebaut sind, die in axialer Richtung durch den Statorkörper geformten Durchgangsöffnungen eingesetzt wird.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist eine Vielzahl von Luftspalten in einem ringförmigen Statorkörper geformt. Falls eine gerade Linie von einem Mittelpunkt des Statorkörpers zu der Außenseite in radialer Richtung des Statorkörpers gezogen würde und diese gerade Linie um 360° um den Mittelpunkt gedreht würde, würde diese gerade Linie zumindest entweder einen inneren Luftspalt oder einen äußeren Luftspalt schneiden. Daher gelangt ein Magnetfluss (d. h. eine durch Magnetismus bewirkte Störung), die von der äußeren Umfangsoberflächenseite des Statorkörpers eingedrungen ist, stets durch einen Abschnitt des Statorkörpers, der sich auf der Außenseite in radialer Richtung der Luftspalte befindet, so dass ein großer Teil des Magnetflusses durch die Luftspalte gestoppt werden kann.