CN101088207A - 马达装置 - Google Patents

Abstract

卷绕在隔开间隔地设置在定子(11)的圆周方向上的多个线圈卷绕部(11a～11d)上、而形成多极的线圈(C1～C4)的导线(13、14)，作为设在电源输入电路和电源输出电路之间的并联电路的导线。所述并联电路的导线(13、14)串联地卷绕在隔开等间隔地在圆周方向上设置的偶数个的所述线圈卷绕部(11a～11d)中对称设置的成对的线圈卷绕部(11a、11b和11c、11d)上。

Description

马达装置

技术领域

本发明涉及一种马达装置，尤其是涉及一种用于船只或车辆等的驱动、通过改良线圈的接线构造来实现高耐损坏性的马达装置。

背景技术

以往，在使用电磁铁作为磁场的马达中，如图9所示，对从定子1的内周面隔开等间隔突出的多个线圈卷绕部1a，连续卷绕1根铜线2，从而在圆周方向上形成多个励磁线圈3～6。在这种马达中，存在以下问题：形成励磁线圈3～6的铜线2的一部分断线等时，对所有励磁线圈3～6的通电被切断，不能运转。并且，还存在如下问题：由于断线造成的通电的突然切断、引起与马达连接的电源装置等的故障等，由于一部分断线使故障传播到整体，需要修理断线以外的部位。

因此，在日本专利特公平7-31222号公报或日本专利特开平11-205901号公报等中公开了检测马达的断线的方法。如该公报所述，如果能够检测出断线，则通过在发生断线的时刻立即停止发动机及其周边设备，能够防止故障传播。

但是，也可以考虑到即使马达的一部分发生了故障也想要继续使用马达的状况。例如，在利用马达作为车辆或船舶等的驱动源的情况下，即使产生了故障，也想得到用于移动到可以进行修理的地方的动力时，由于一部分的故障而丧失所有驱动力是非常致命的，希望即使其降低了输出也能够进行应急处理，继续运转。

专利文献1：日本专利特公平7-31222号公报

专利文献2：日本专利特开平11-205901号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明鉴于以上问题，其目的在于提供一种即使产生断线等问题时也能继续运转的马达。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的第一方式提供一种马达装置，其特征在于，卷绕在多个线圈卷绕部上而形成多极的线圈的导线，作为设在电源输入电路和电源输出电路之间的并联电路的导线，所述多个线圈卷绕部，隔开间隔地设置在转子或/和定子的圆周方向上。

根据上述结构，即使多个导线中的一部分导线上产生断线等异常，由于导线形成并联电路，因而在没有产生断线等的导线中继续通电，可以利用该有效导线形成的线圈继续马达的运转。

优选的是，所述并联电路的导线，串联地卷绕在隔开等间隔地在圆周方向上设置有偶数个所述线圈卷绕部中对称设置的成对的线圈卷绕部上。

以往，通常在集中卷绕的情况下，卷绕在一个线圈卷绕部上的导线立刻连续卷绕在相邻的线圈卷绕部上，由此防止线圈端部的肥大化。在本发明中，如上述结构所示，卷绕在1个线圈卷绕部上的导线可以连续卷绕在相对于中心轴线的对称位置上的线圈卷绕部上。通过利用1根导线将位于对称位置的线圈作为一对连续形成，能够以对为单位切断或确保线圈通电，作为马达整体能够确保磁场平衡对称。

优选的是，所述并联电路的导线分别串联地卷绕在2个以上所述线圈卷绕部上，另一方面，设置连接所述串联地卷绕的导线的线圈间的中继部和并联的其他导线的中继部的短路线，并由该短路线引出分支线，将该分支线及所述导线与控制单元连接，所述控制单元构成为，在接收到来自异常检测单元的异常信号时，进行切换使所述分支线为电源输入部或电源输出部。

上述结构是将并联电路方式和分支线方式组合的混合方式，即使多根导线中的一部分导线上产生断线等问题，由于各导线形成并联电路，因此在未产生断线等的导线上继续通电，可以利用其有效导线所形成的线圈继续马达的运转。

并且，在构成并联电路的导线双方都产生断线等异常时，由分支线切换电源输入或输出，由此能够回避断线等异常部位，确保通电，能够利用有效的一部分线圈继续运转。具体来说，可以将比异常部位靠上游的分支线作为电源输出部，将导线的一端作为电源输入部。并且，也可以将比异常部位靠下游的分支线作为电源输入部，将导线的另一端作为电源输出部。并且，在分别从各个中继部引出多个分支线时，也可以将2根分支线作为电源输入输出部。

本发明的第二方式提供一种马达装置，通过将导线连续地卷绕在隔开间隔地设置在转子或/和定子的圆周方向上的多个线圈卷绕部上，将多极的线圈形成为串联电路状态，将所述导线的一端作为电源输入部，另一端作为电源输出部，其特征在于，在所述导线上，从相邻线圈间的中继部引出分支线，将所述分支线及所述导线与控制单元连接，所述控制单元构成为，接收到来自异常检测单元的异常信号时，进行切换使所述分支线为电源输入部或电源输出部。

通过上述结构，即使导线的一部分上产生断线等异常，通过分支线进行电源输入或输出的切换，由此能够避开断线等异常部位，确保通电，可以利用其有效部分的线圈继续马达的运转。具体来说，可以将比异常部位靠上游的分支线作为电源输出部，将导线的一端作为电源输入部。并且，也可以将比异常部位靠下游的分支线作为电源输入部，将导线的另一端作为电源输出部。并且，在从各个中继部引出多个分支线时，也可以将2根分支线作为电源输入输出部。另外，控制单元在检测到异常，进行对分支线的通电的切换时，为了抑制磁场的变弱，优选进行使线圈的电流量增加的控制。

所述控制单元优选构成为，在接收到来自所述异常检测单元的异常信号时，从所述导线两端以及所述分支线中顺次选择两个，分别作为电源输入输出部进行尝试，试探出由所述异常检测单元检测出的异常减轻的分支线，将该分支线决定为电源输入部或电源输出部。

通过上述结构，在接收到来自异常检测单元的异常时，从所述导线两端以及所述分支线中顺次选择两个，分别作为电源输入输出部的组合进行尝试，试探出由所述异常检测单元检测出的异常最为减轻的分支线，由此即使不直接特定异常部位也能简单地知道哪一个组合可以正常运转，可以实现装置的简单化。

所述异常检测单元优选构成为，检测将所述导线两端作为电源输入输出部有无通电，在所述通电为不通时，判断出产生断线，向所述控制单元发送异常信号。

并且，优选的是，所述异常检测单元包括扭矩传感器或/和振动传感器，在所述扭矩传感器检测出的扭矩量为预定值以下时、或/和所述振动传感器检测出的振动为预定值以上时，判断为某一线圈产生了异常，向所述控制单元发送异常信号。

即，将扭矩传感器或振动传感器作为异常检测单元使用时，也可以检测出除了断线以外的异常、例如一部分线圈从线圈卷绕部脱离的情况或一部分线圈卷绕部弯折的情况等异常。

优选的是，所述线圈卷绕部在圆周方向上隔开等间隔设置有偶数个，将相对于中心轴对称配置的线圈卷绕部作为一对，所述导线在每个所述对中串联卷绕，所述分支线从相邻对之间的所述中继部引出。

通过上述结构，卷绕在1个线圈卷绕部上的导线，连续卷绕在相对于中心轴线位于对称位置上的线圈卷绕部上，且分支线从对之间引出，因此以对为单位切断或确保线圈通电，作为马达整体能够保持磁场平衡对称。

另外，上述本发明在用作运转中受到损伤的可能性较高的护卫舰或坦克等驱动用马达时尤其有效。

发明效果

如上所述，根据第一发明，由于导线形成并联电路，因此即使一部分导线产生断线，在未产生断线的导线上继续通电，可以利用该有效导线形成的线圈继续马达运转。根据第二发明，即使导线的一部分上产生了断线等异常，可以通过分支线进行电源输入或电源输出的切换，由此能够避开异常部位，确保通电，利用有效的一部分线圈继续进行马达运转。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的马达装置的概要截面图。

图2是第一实施方式的马达装置的概要电路图。

图3是第二实施方式的马达装置的概要截面图。

图4是第二实施方式的马达装置的电路图。

图5是第三实施方式的马达装置的概要截面图。

图6是第四实施方式的马达装置的概要截面图。

图7是第四实施方式的马达装置的电路图。

图8是第五实施方式的马达装置的电路图。

图9是表示现有例的图。

标号说明

10                      马达装置

11、46                  定子

11 a～11d、46a～46f     线圈卷绕部

12、24、32              电源装置

13、14、21、41、51、52  导线

22、42、43、54          分支线

23、31、44              控制单元

25                      通电传感器

26、45                  继电器控制部

33                      扭矩传感器

34                      振动传感器

53                      短路线

C1～C8                  励磁线圈

R1～R5                  继电器

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

图1和图2表示第一实施方式。

本实施方式的马达装置10，以并联电路方式形成定子11的励磁线圈C1～C4的接线。

图1是省略了马达装置10的转子的图，图2是其电路图。在定子11内周面上，4个线圈卷绕部11a～11d在圆周方向上隔开等间隔向内侧突出。在线圈卷绕部11a～11d上，由2根导线13、14分担卷绕，从而形成励磁线圈C1～C4。具体来说，将相对于马达中心轴对称配置的线圈卷绕部11a和11b作为一对，将线圈卷绕部11c和11d作为另一对，线圈卷绕部11a、11b由1根导线13连续地串联卷绕，另一方面，线圈卷绕部11c、11d由另一根导线14连续地串联卷绕。

各导线13、14的输入侧之间相互接线，且其输出侧之间也相互接线，其一端作为电源输入部，与电源装置12的电源输入电路(未图示)连接，并且其另一端作为电源输出部，与电源装置12的电源输出电路(未图示)连接，由此，将多极的励磁线圈C1、C2和C3、C4连接为并联电路状态。

通过上述结构，即使多个导线13、14中的一部分、例如导线14的A部位上产生断线，由于各个导线13、14形成并联电路，因此未产生断线的导线13中可以继续确保通电，可以由该有效导线13所形成的励磁线圈C1、C2继续进行马达装置10的运转。即，作为磁场，虽然由于只有一半磁通势，导致马达输出降低，但能够避免马达完全不动的状况。

并且，在利用导线13、14连续卷绕到线圈卷绕部11a～11d时，位于对称位置的励磁线圈C1、C2和C3、C4分别作为一对连续形成，在断线时以对为单位切断或确保线圈通电，因此不会破坏磁场平衡，能够确保对称，防止马达的异常振动等。

另外，在本实施方式中对定子进行了说明，也可以对在转子上设置的线圈也采用同样的并联电路方式。

图3和图4表示第二实施方式。

本实施方式的马达装置20，以串联电路形成定子11的励磁线圈C1～C4，是从导线21中引出分支线22的分支线方式。

图3是省略了马达装置20的转子的图，图4是其电路图。

在定子11的线圈卷绕部11a～11d上，交叉状连续卷绕1根导线21.由此形成励磁线圈C1～C4。具体来说，相对于马达中心轴对称配置的线圈卷绕部11a和11b作为一对，线圈卷绕部11c和11d作为另一对，导线21在每一对连续卷绕。即，导线21首先连续串联地卷绕到线圈卷绕部11a、11b后，连续串联地卷绕到线圈卷绕部11c、11d。

并且，从导线21的相邻对之间的中继部、即励磁线圈C2和C3之间的导线21引出分支线22。并且，将导线21两端及分支线22前端与控制单元23连接。

控制单元23包括：与导线21两端连接的电源装置24；进行导线21的一侧与分支线22的连接/切断的第一继电器R1；进行导线21的另一侧与分支线22的连接/切断的第二继电器R2；以及控制第一继电器R1和第二继电器R2的开关的继电器控制部26。第一继电器R1和第二继电器R2一般情况下为打开状态。电源装置24，设有检测有无电流在导线21中流动的通电传感器25(异常检测单元)，该通电传感器25与继电器控制部26连接。即，通电传感器25构成为，在马达运行时，在导线21的通电停止的情况下，向继电器控制部26发送异常信号。

接着说明产生断线时的动作。

例如，作为导线21的一部分的B部位产生断线时，通电传感器25检测到导线21为非通电这一情况，向继电器控制部26发送异常信号。在继电器控制部26中，通过接收该异常信号，实验性地将第一继电器R1切换到关闭状态。这种情况下，在B部位产生了断线，因此在通电传感器25中没有检测到电流，并且异常信号持续被发送到继电器控制部26。因此，接着，继电器控制部26使第一继电器R1返回到打开状态，并将第二继电器R2切换到关闭状态。这样一来，通电传感器25检测到电流以分支线22为迂回路径而流动，异常信号的发送停止，因此继电器控制部26将第一继电器R1和第二继电器R2维持在这一状态，将分支线22决定为电源输出部。

通过上述结构，利用分支线22能够避开断线引起的异常部位(B部位)，而确保通电，可以利用其有效部分的励磁线圈C1、C2继续进行马达装置20的运转。并且，将位于对称位置的励磁线圈C1、C2和C3、C4分别作为一对连续形成，分支线22也从各对之间的中继部引出，因此在断线时有效接续的励磁线圈C1、C2对称配置，因此能够防止磁场平衡变得不对称而崩溃。另外，在本实施方式中对定子进行了说明，但设在转子上的线圈也可以采用同样的分支线方式。

图5表示第三实施方式。

与第二实施方式的不同点在于，作为异常检测单元设有扭矩传感器33以及振动传感器34。

本实施方式的控制单元31包括：与导线21两端连接的电源装置32；进行切换使导线21的一侧或分支线22中的任一个与电源装置32连接的第一继电器R3；进行切换使导线21的另一侧或分支线22中的任一个与电源装置32连接的第二继电器R4；以及控制第一继电器R3和第二继电器R4的开关的继电器控制部26。并且，第一继电器R3一般情况下连接导线21的一侧与电源装置32，并且第二继电器R4一般情况下连接导线21的另一侧与电源装置32。

继电器控制部26上连接有检测马达装置30的输出扭矩的扭矩传感器33；以及检测马达装置30的振动的振动传感器34。

扭矩传感器33构成为，在马达运转时的扭矩量为预定值以下时，判断出某一励磁线圈C1～C4中产生了异常，向继电器控制部26发送异常信号。

振动传感器34构成为，在马达运转时的振动为预定值以上时，判断出某一励磁线圈C1～C4中产生了异常，磁场平衡被破坏，向继电器控制部26发送异常信号。

接着，说明励磁线圈产生异常时的动作。

例如，一部分励磁线圈C2从线圈卷绕部11b脱落时，定子11的磁场平衡不对称，因此转子(未图示)受到不平衡的力而振动，由振动传感器34检测出异常振动。或者，由于励磁线圈C2脱落，磁场变弱，由扭矩传感器33检测出马达的输出扭矩也低于预定值这一异常。

振动传感器34或/和扭矩传感器33检测出异常时，向继电器控制部26发送异常信号。在继电器控制部26中，通过接收该异常信号，实验性地将第一继电器R3的连接切换到分支线22侧。这种情况下，对励磁线圈C1和C2的通电被切断，仅在处于对称配置的励磁线圈C3和C4中有电流流动，因此磁场平衡正常，来自振动传感器34的异常信号的发送停止。

接着，继电器控制部26实验性地将第一继电器R3的连接返回到与导线21侧，并且将第二继电器R4的连接切换到分支线22侧。这种情况下，对励磁线圈C3和C4的通电被切断，仅励磁线圈C1有效，因此由振动传感器34检测出异常振动，或者由扭矩传感器33检测出输出扭矩进一步降低。

综上所述，前者没有来自振动传感器34的异常信号且输出扭矩也较大，因此继电器控制部26判断出为合适，从而维持为第一继电器R3与分支线22侧连接且第二继电器R4与导线21连接的状态，将分支线22决定为电源输入部。

图6及图7表示第四实施方式。

本实施方式的马达装置40，将定子11的励磁线圈C1～C6作为6极，并以串联电路形成，是从导线4 1中途分别引出2根分支线42、43的分支线方式。

图6是省略了马达装置40的转子的图，图7是其电路图。

在定子46内周面上，6个线圈卷绕部46a～46f在圆周方向上隔开等间隔向内侧突出。在线圈卷绕部46a～46f上，由1根导线41交叉状连续卷绕，由此形成励磁线圈C1～C6。具体来说，相对于马达中心轴对称配置的线圈卷绕部46a和46b作为一对，线圈卷绕部46c和46d作为第二对，线圈卷绕部46e和46f作为第三对，导线41在每一对连续卷绕。即，导线41首先连续卷绕到线圈卷绕部46a、46b后，连续卷绕到线圈卷绕部46c、46d，最后连续卷绕到线圈卷绕部46e、46f。

并且，从导线41的相邻对之间的中继部别引出分支线42、43。即，从励磁线圈C2和C3之间的导线41引出分支线42，且从励磁线圈C4和C5之间的导线41引出另一分支线43。并且，将导线41两端及分支线42、43前端与控制单元44连接。

控制单元44包括：与导线41两端连接的电源装置24；进行导线41的一侧与分支线42的连接/切断的第一继电器R1；进行导线41的另一侧与分支线43的连接/切断的第二继电器R2；进行分支线42与分支线43的连接/切断的第三继电器R5；以及控制第一继电器R1、第二继电器R2以及第三继电器R5的开关的继电器控制部45。各继电器R1、R2以及R5一般情况下为打开状态。电源装置24，设有检测有无电流在导线41中流动的通电传感器25(异常检测单元)，该通电传感器25与继电器控制部45连接。即，通电传感器25构成为，在马达运行时，在导线41的通电停止的情况下，向继电器控制部45发送异常信号。

接着说明产生断线时的动作。

例如，作为导线41的一部分的C部位产生断线时，通电传感器25检测到导线41为非通电这一情况，向继电器控制部45发送异常信号。在继电器控制部45中，通过接收该异常信号，实验性地将第一继电器R1切换到关闭状态。这种情况下，在C部位产生了断线，因此在通电传感器25中没有检测到电流，异常信号仍然持续被发送到继电器控制部45。因此，接着，继电器控制部45使第一继电器R1返回到打开状态，并将第三继电器R5切换到关闭状态。这样一来，通电传感器25检测到电流将分支线42作为迂回路径而流动，异常信号的发送停止，因此继电器控制部45将各继电器R1、R2和R5维持在当前状态，将分支线42决定为电源输出部。

图8表示第五实施方式。

本实施方式的马达装置50是将上述并联电路方式和分支线方式组合的混合方式。

图8是定子(未图示)上形成的励磁线圈C1～C8的电路图。励磁线圈C1～C8作为8极，串联连接的每4极相互形成为并联电路。即，以导线51串联卷绕励磁线圈C1～C4，另一方面，以另一导线52串联卷绕励磁线圈C5～C8。并且，励磁线圈C1～C8，分别将C1和C2、C3和C4、C5和C6、C7和C8对称配置，作为4对。各导线51、52的输入侧之间和输出侧之间分别相互接线，其一端作为电源输入部与电源装置24的电源输入电路(未图示)连接，且另一端作为电源输出部与电源装置24的电源输出电路(未图示)连接。

一个导线51的相邻对之间的中继部与另一导线52的相邻对之间的中继部通过短路线53连接。即，励磁线圈C2和C3之间的中继部与励磁线圈C6和C7之间的中继部通过短路线53连接。从该短路线53引出分支线54，与控制单元23连接。

控制单元23，与第二实施方式同样地，包括：与导线51两端连接的电源装置24；进行导线51的一侧与分支线54的连接/切断的第一继电器R1；进行导线51的另一侧与分支线54的连接/切断的第二继电器R2；以及控制第一继电器R1和第二继电器R2的开关的继电器控制部26。第一继电器R1和第二继电器R2一般情况下为打开状态。电源装置24，设有检测有无电流在导线21流动的通电传感器25(异常检测单元)，该通电传感器25与继电器控制部26连接。

接着说明产生断线时的动作。

例如，即使导线51的一部分的D部位上产生断线，由于各个导线51、52形成并联电路，因此未产生断线的导线52中可以继续确保通电，可以由该有效导线52所形成的励磁线圈C5～C8继续进行马达装置50的运转。

并且，作为其他例子，作为导线51的一部分的D部位和作为导线52的一部分的E部位二者产生断线时，通电传感器25检测到导线51、52为非通电这一情况，向继电器控制部26发送异常信号。在继电器控制部26中，通过接收该异常信号，实验性地将第一继电器R1切换到关闭状态。这样一来，通电传感器25检测到电流将分支线54作为迂回路径而在励磁线圈C3、C4、C7、C8中流动，异常信号的发送停止，因此继电器控制部26将第一继电器R1和第二继电器R2维持在当前状态，将分支线54决定为电源输入部。

通过上述结构，即使在构成并联电路的各导线51、52双方产生断线等异常时，也可以通过利用分支线54形成迂回路径，来避开多个断线部位，确保通电，继续进行马达的运转。

产业可利用性

本发明的马达装置，是即使在形成线圈的导线的一部分上产生断线也会继续运行的高耐损坏性的马达，因此适用作船舶、汽车、铁路等各种运输机关的驱动用马达，尤其适用作船舶的推进马达。进而也适用作发电设备等的生产。

Claims (8)

1.一种马达装置，其特征在于，

卷绕在多个线圈卷绕部上而形成多极的线圈的导线，作为设在电源输入电路和电源输出电路之间的并联电路的导线，所述多个线圈卷绕部，隔开间隔地设置在转子或/和定子的圆周方向上。

2.根据权利要求1所述的马达装置，其特征在于，

所述并联电路的导线，串联地卷绕在隔开等间隔地在圆周方向上设置有偶数个的所述线圈卷绕部中对称设置的成对的线圈卷绕部上。

3.根据权利要求1或2所述的马达装置，其特征在于，

所述并联电路的导线分别串联地卷绕在2个以上所述线圈卷绕部上，

另一方面，设置连接所述串联地卷绕的导线的线圈间的中继部和并联的其他导线的中继部的短路线，并由该短路线引出分支线，将该分支线及所述导线与控制单元连接，

所述控制单元构成为，在接收到来自异常检测单元的异常信号时，进行切换使所述分支线为电源输入部或电源输出部。

4.一种马达装置，通过将导线连续地卷绕在隔开间隔地设置在转子或/和定子的圆周方向上的多个线圈卷绕部上，将多极的线圈形成为串联电路状态，将所述导线的一端作为电源输入部，另一端作为电源输出部，其特征在于，

在所述导线上，从相邻线圈间的中继部引出分支线，将所述分支线及所述导线与控制单元连接，

所述控制单元构成为，接收到来自异常检测单元的异常信号时，进行切换使所述分支线为电源输入部或电源输出部。

5.根据权利要求3或4所述的马达装置，其特征在于，

所述控制单元构成为，在接收到来自所述异常检测单元的异常信号时，从所述导线两端以及所述分支线中顺次选择两个，分别作为电源输入输出部进行尝试，试探出由所述异常检测单元检测出的异常减轻的分支线，将该分支线决定为电源输入部或电源输出部。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的马达装置，其特征在于，

所述异常检测单元构成为，检测将所述导线两端作为电源输入输出部有无通电，在所述通电为不通时，判断出产生断线，向所述控制单元发送异常信号。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的马达装置，其特征在于，

所述异常检测单元包括扭矩传感器或/和振动传感器，

在所述扭矩传感器检测出的扭矩量为预定值以下时、或/和所述振动传感器检测出的振动为预定值以上时，判断为某一线圈产生了异常，向所述控制单元发送异常信号。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的马达装置，其特征在于，

所述线圈卷绕部在圆周方向上隔开等间隔设置有偶数个，将相对于中心轴对称配置的线圈卷绕部作为一对，所述导线在每个所述对中串联卷绕，所述分支线从相邻对之间的所述中继部引出。

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