CN101056029B - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的技术问题是，在能够相对地改变固定定子以及可动定子的周向电气角位置的旋转电机中，能够使机器尺寸紧凑，并且提高可靠性。本发明中，具有固定在壳体(9)的内周侧的固定定子(1)、可转动地被支撑在壳体(9)的内周侧的可动定子(2)、同心状地配置在固定定子(1)以及可动定子(2)的内周侧的转子(5)、由使可动定子(2)转动规定角度的齿轮以及马达(16)等构成的可动定子驱动部，可动定子驱动部可相对于壳体(9)拆装。另外，为使可动定子(2)可转动规定角度，线圈引出线(19)被储线在壳体(9)内部。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及可变速电动机或可变速发电机等的旋转电机，特别是涉及能够相对地改变固定定子以及可动定子的周向电气角位置的旋转电机的构造。
背景技术
以往，作为可变速旋转电机，存在有构造为具有固定定子，和能够改变与固定定子相对的周向位置的可动定子的旋转电机(例如，参照专利文献1)，以及构造为在转子和定子之间配置筒状部件，可通过驱动装置旋转驱动筒状部件的旋转电机(例如，参照专利文献2)，在上述构造中，公开了控制磁通，谋求省电化、扩大转数范围的技术。
专利文献1：特开2003-9486号(3页31-46行，图5)
专利文献2：特开2002-199681号(6页4-15行，图4)
在专利文献1的旋转电机中，虽没有公开具体的构造，但卷绕在可动定子上的线圈引出线的配置不完善。即，存在由于线圈引出线的配置，导致通过可动定子的旋转，线圈引出线不规则地移动，线圈线被剧烈折曲，过剩的张紧力发挥作用的问题。
另外，专利文献2的旋转电机在进行驱动装置的定期维护作业，即，向齿轮加注油脂和在故障时更换零件等时，需要分解壳体，将轴承或轴取出，拆下驱动装置。因此，组装性和保养性差，难以认为是具有可靠性的构成。
本发明就是为了解决上述那样的问题而产生，其目的在于得到机械构成紧凑、保养性好、可靠性高的旋转电机。
发明内容
有关第一发明的旋转电机的特征在于，具有壳体、固定在壳体的内周侧的固定定子、可转动地被支撑在壳体的内周侧的可动定子、同心状地配置在固定定子以及可动定子的内周侧的转子、使可动定子转动规定角度的可动定子驱动部，可动定子驱动部可相对于壳体拆装。
有关第二发明的旋转电机的特征在于，具有壳体、固定在壳体的内周侧的固定定子、可转动地被支撑在壳体的内周侧的可动定子、同心状地配置在固定定子以及可动定子的内周侧的转子、使可动定子转动规定角度的可动定子驱动部，为使可动定子可转动规定角度，可动定子的线圈引出线被储线在壳体内部。
发明效果
根据有关第一发明的旋转电机，因为通过使可动定子驱动部能够相对于壳体拆装，可以容易地进行可动定子驱动部的组装以及拆卸，所以能够容易地进行向可动定子驱动部的零件供给油、油脂和更换零件等的保养。因此，提高了旋转电机本身的可靠性。
根据有关第二发明的旋转电机，因为为使可动定子可转动规定角度，可动定子的线圈引出线被储线在壳体内部，所以不存在线圈引出线被剧烈折曲或过剩的张紧力产生作用的情况，谋求提高可靠性。另外，因为将线圈引出线内置在壳体内，所以能够通过防尘或防止机械接触造成的断线来提高可靠性。
附图说明
图1是表示基于本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图。
图2是图1的旋转电机的II-II线剖视图。
图3是表示基于本发明的实施方式1的可动定子驱动部的详细的剖视图。
图4是表示基于本发明的实施方式2的旋转电机的纵剖视图。
图5是表示基于本发明的实施方式3的旋转电机的纵剖视图。
图6是表示基于本发明的实施方式4的旋转电机的横剖视图。
图7是说明基于本发明的实施方式4的旋转电机的动作的部分横剖视图。
图8是表示基于本发明的实施方式5的旋转电机的部分横剖视图。
图9是表示基于本发明的实施方式5的旋转电机的纵剖视图。
符号说明
1固定定子、2可动定子、3定子绕组、4定子绕组、5转子、6永久磁铁、7轴、8a，8b轴承、9壳体、10支撑圆筒、11a，11b轴承、12平齿轮、13齿轮轴、14平齿轮、15马达支撑板、16驱动马达、17蜗轮、18齿轮箱、19线圈引出线、20导环、21平齿轮、22旋转角度传感器、23传感器安装板、24可动侧挡块、25a，25b固定侧挡块、26滚柱。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示基于本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图，图2是图1的旋转电机的II-II线剖视图。如图所示，本实施方式的旋转电机具有固定在圆筒状的壳体9的内周面的固定定子1、借助规定间隙，同心状配置在固定定子1的内侧的可以转动的可动定子2、借助规定间隙，同样同心状配置在可动定子2的内周侧的转子5。
在固定定子1的磁极齿上缠绕着多相的定子绕组3。另外，可动定子2具有多相的定子绕组4，定子绕组4例如使用模塑树脂等的非磁性且非导电体的材料，并被一体化。固定定子1以及可动定子2的定子绕组3以及4在每一相在固定定子1以及可动定子2之间串联连接。
转子5在其外周面沿周向以规定间距安装着永久磁铁6，同时，在其中央安装着用于取出旋转输出的轴7。这样，轴7的两端由安装在壳体9的轴承支撑部9a、9b上的轴承8a、8b可自由旋转地支撑。
可动定子2固定在由非磁性、非导电体构成的支撑圆筒10的外周部上。该支撑圆筒10借助轴承11a、11b可旋转地安装在壳体9上。因此，可动定子2成为能相对于固定定子1相对旋转的构成。另外，在支撑圆筒10上安装着具有规定机械角的量的平齿轮12。该平齿轮12的构成是与安装在齿轮轴13上的平齿轮14啮合，进而设置在齿轮轴13上的齿轮与驱动马达16的蜗轮17啮合。驱动马达16被固定在齿轮箱18的马达支撑板15上。
在上述那样的构成中，若驱动驱动马达16，借助蜗轮17、齿轮轴13、平齿轮14，使平齿轮12转动规定的机械角度的量，则可动定子2与支撑圆筒10一起仅转动规定角度的量。据此，固定定子1以及可动定子2的周向的电气相位相对变化，可以改变它们的合成电压。
在本实施方式中的特征点在于，如图3所示，将齿轮轴13、平齿轮14、蜗轮17、马达支撑板15、驱动马达16以及马达支撑板15设置在可相对于壳体9拆卸的齿轮箱18上。齿轮箱18例如通过螺钉固定在壳体9上。即，其特征在于，由齿轮轴13、平齿轮14、蜗轮17、马达支撑板15、驱动马达16、马达支撑板15以及齿轮箱18构成的可动定子驱动部可自由拆装地配置在壳体9上。
若是这样的构造，则可容易地仅将齿轮箱18拆下，针对安装在齿轮箱18以及支撑圆筒10上的齿轮等可以容易地或是进行加注油脂，或是更换零件等，维护性有飞越性地提高，因此，可以提高机器的可靠性。
另外，因为上述可动定子驱动部是由设置在可动定子2上的齿轮，和与该齿轮啮合的齿轮以及驱动它的马达构成，所以通过简单的机构，即可高精度地进行可动定子2的旋转方向的定位。
再有，因为上述可动定子驱动部的齿轮以及马达配置在壳体9内，所以可以紧凑地设置机器，能够扩大设置的余地，同时，能够通过壳体，保护可动定子驱动机构，因此，能够确保装置的可靠性。
另一方面，来自可动定子2的线圈引出线19被储线在壳体9内(留有富余地被储藏)。具体地说，线圈引出线19相对于安装在支撑圆筒10上的导环20，以呈平缓的螺旋状的方式被卷绕。在这种情况下，线圈引出线19的接触角度在{360°+(360°/转子5的极数)}以上，即，在转子5为8极的情况下，线圈引出线19的接触角度在405°以上为好。换言之，线圈引出线19其{(1+1/转子的极数)×可动定子外周长}以上的长度被储线为好。另外，线圈引出线19在壳体9的出口部被硅橡胶27的模塑固定。
通过成为这样的构造，线圈引出线19不会被急剧折曲，或过剩的张紧力不会产生作用，另外，不存在被卷入转子5、可动定子2而断线的可能，谋求了可靠性的提高。
另外，线圈引出线19沿导环20平缓地被卷绕，随着可动定子2的旋转，线圈引出线19的松动的部分卷绕在导环20或者被解开，据此，过度的张紧力不会作用于线圈引出线19。另外，因为能够防止线圈引出线19卷入转子6，所以能够提高可靠性。
实施方式2
在上述实施方式1中，对将固定定子1和可动定子2同心状配置的构造的旋转电机进行了说明，在本实施方式2中，对应用在将固定定子1和可动定子2在轴向并列地配置的构造的旋转电机中的例子进行说明。
图4是表示基于本发明的实施方式2的旋转电机的剖视图。如图所示，本实施方式的旋转电机将固定定子1以及可动定子2在轴向并列地配置在圆筒状的壳体9的内周面上。这样，在这些固定定子1以及可动定子2的内周侧，借助规定间隙，同心状地配置转子5。
在固定定子1上缠绕着定子绕组3，在可动定子2上缠绕着定子绕组4。转子5在其外周面沿周向以规定间距安装着永久磁铁6，同时，在其中央安装着用于取出旋转输出的轴7。这样，轴7的两端由安装在壳体9的轴承支撑部9a、9b上的轴承8a、8b可自由旋转地支撑。
可动定子2固定在由非磁性、非导电体构成的支撑圆筒10的内周部上。该支撑圆筒10借助轴承11a、11b，可旋转地安装在壳体9上。因此，可动定子2成为能相对于固定定子1相对旋转的构成。另外，在支撑圆筒10上安装着具有规定机械角的量的平齿轮12。该平齿轮12的构成是与安装在齿轮轴13上的平齿轮14啮合，进而设置在齿轮轴13上的齿轮与驱动马达16的蜗轮17啮合。驱动马达16被固定在齿轮箱18的马达支撑板15上。
在上述那样的构成中，若驱动驱动马达16，借助蜗轮17、齿轮轴13、平齿轮14，使平齿轮12转动规定的机械角度的量，则可动定子2与支撑圆筒10一起仅转动规定角度的量。据此，固定定子1以及可动定子2的周向的电气相位相对变化，可以改变它们的合成电压。
在本实施方式中的特征点与上述实施方式1同样，是将齿轮轴13、平齿轮14、蜗轮17、马达支撑板15、驱动马达16以及马达支撑板15设置在可相对于壳体9拆卸的齿轮箱18上。齿轮箱18例如通过螺钉固定在壳体9上。即，其特征在于，由齿轮轴13、平齿轮14、蜗轮17、马达支撑板15、驱动马达16、马达支撑板15以及齿轮箱18构成的可动定子驱动部可自由拆装地配置在壳体9上。
若是这样的构造，则可容易地仅将齿轮箱18拆下，针对安装在齿轮箱18以及支撑圆筒10上的齿轮等，可以容易地或是进行加注油脂，或是更换零件等，维护性有飞越性地提高，因此，可以提高机器的可靠性。
另外，因为上述可动定子驱动部是由设置在可动定子2上的齿轮，和与该齿轮啮合的齿轮以及驱动它的马达构成，所以通过简单的机构，即可高精度地进行可动定子2的旋转方向的定位。
再有，因为上述可动定子驱动部的齿轮以及马达配置在壳体9内，所以可以紧凑地设置机器，能够扩大设置的余地，同时能够通过壳体保护可动定子驱动机构，因此，能够确保装置的可靠性。
另一方面，来自可动定子2的线圈引出线19被储线在壳体9内(留有富余地被储藏)。具体地说，线圈引出线19相对于安装在支撑圆筒10上的导环20，以呈平缓的螺旋状的方式被卷绕。在这种情况下，线圈引出线19的接触角度在{360°+(360°/转子5的极数)}以上，即，在转子5为8极的情况下，线圈引出线19的接触角度在405°以上为好。换言之，线圈引出线19其{(1+1/转子的极数)×可动定子外周长}以上的长度被储线为好。另外，线圈引出线19在壳体9的出口部被硅橡胶27模塑固定。
通过成为这样的构造，线圈引出线19不会被急剧折曲，或过剩的张紧力不会产生作用，另外，不存在被卷入转子5、可动定子2而断线的可能，谋求了可靠性的提高。
另外，线圈引出线19沿导环20平缓地被卷绕，随着可动定子2的旋转，线圈引出线19的松动的部分卷绕在导环19上或者被解开，据此，过度的张紧力不会作用于线圈引出线19。另外，因为能够防止线圈引出线19卷入转子7，所以能够提高可靠性。
实施方式3
图5是表示基于本发明的实施方式3的旋转电机的纵剖视图。在本实施方式中，在壳体9上，借助传感器安装板23，安装着设有平齿轮21的旋转角度传感器22，该平齿轮21与安装在支撑圆筒10上的平齿轮12啮合。另外，其它的构成与实施方式1所示的旋转电机的构造相同。
在本实施方式中，通过采用上述那样的构造，而具有防止因可动定子2超过规定的转动范围所造成的线圈引出线19的断线和机械损坏的效果。另外，可以检测出固定定子1和可动定子2的旋转方向的相对位置，能够进行与转子5的转数相应的最佳的控制。
实施方式4
图6是表示基于本发明的实施方式3的旋转电机的横剖视图。如图6所示，在相对于壳体9可旋转地被支撑的支撑圆筒10上，设有可动侧挡块24，另一方面，从壳体9朝向轴向安装着固定侧挡块25a、25b。支撑圆筒10的旋转范围是固定侧挡块25a、25b的范围内。即使设置有固定定子2的支撑圆筒10想要旋转移动到上述范围外，也会如图7所示，可动侧挡块24与固定侧挡块25接触，限制超过它的旋转。
如上所述，根据本实施方式，即使由于旋转驱动可动定子2的驱动马达16的误动作而想要转动到规定值以上时，通过可动侧挡块24与固定侧挡块25接触，线圈引出线19也不会旋转移动到可动范围外，能够防止线圈引出线19断线。
实施方式5
图8是表示基于本发明的实施方式5的旋转电机的部分的横剖视图，图9是表示基于本发明的实施方式5的旋转电机的纵剖视图。在实施方式1中，可动定子2被安装在支撑圆筒10上，支撑圆筒10通过轴承11a、11b可旋转地被支撑在壳体9上。
在本实施方式中，构造如图9所示，替代轴承11a、11b，将多个滚柱26在周向设置在支撑圆筒10上，借助上述滚柱26，将支撑圆筒10支撑在壳体9上。
根据本实施方式，与使用直径大的轴承11a、11b相比，使用滚柱26能够降低成本。
产业上利用的可能性
本发明是可以应用于可变速永久磁铁旋转电机的旋转电机，该可变速永久磁铁旋转电机用于例如机床用主轴马达、汽车的驱动用马达或者发电机等。

Claims (8)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有壳体、固定在上述壳体的内周侧的固定定子、可转动地被支撑在上述壳体的内周侧的可动定子、同心状地配置在上述固定定子以及上述可动定子的内周侧的转子、使上述可动定子转动规定角度的可动定子驱动部，
上述可动定子驱动部设置在上述壳体内部，同时，通过将可动定子驱动部的齿轮和马达设置在可相对于壳体拆卸的齿轮箱上，使可动定子驱动部可相对于上述壳体从上述壳体的外部拆装。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，在上述固定定子的内周侧同心状地配置着上述可动定子。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，上述固定定子和上述可动定子在轴向并列地设置。
4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，上述可动定子驱动部由设置在上述可动定子上的第一齿轮和与该第一齿轮啮合的第二齿轮以及驱动该第二齿轮的马达构成。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，上述可动定子驱动部的齿轮以及马达被配置在上述壳体内。
6.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，具有以与设置在上述可动定子端的齿轮啮合的方式配置的旋转角度传感器。
7.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，具有限制上述可动定子的转动范围的挡块。
8.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，上述可动定子借助滚柱，相对于上述壳体可转动地被支撑。
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