CN103891110B - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种驱动装置，其具有齿轮单元和多个电动机。齿轮单元具有：多个输入轴，其支持于支承构件；被驱动构件，其与多个输入轴卡合。各电动机的转子安装于所对应的各输入轴。各电动机的定子安装在相对于支承构件可装卸的外壳。在将外壳固定于支承构件时，转子的相位角在所有电动机的转子中都相等。

Description

驱动装置

技术领域

本发明基于2011年10月27日提出申请的日本特许出愿第2011-235928号主张优先权。该申请的全部内容作为参照被援引到本说明书中。本申请涉及一种具有齿轮单元和多个电动机的驱动装置。

背景技术

公知有一种驱动装置，该驱动装置的齿轮单元具有多个输入轴，这些输入轴分别独立地连接有电动机。日本特开2009-159725号公报中公开有该驱动装置的一例。在以下的说明中，将日本特开2009-159725号公报称为专利文献1。在专利文献1的驱动装置中，多个输入轴支承于支承构件。多个输入轴卡合于被驱动构件，用于驱动被驱动构件。在各输入轴上安装有电动机的转子。更具体而言，在专利文献1的驱动装置中，多个曲轴(输入轴)支承于齿轮架(支承构件)，外齿轮(被驱动构件)与多个曲轴卡合。在专利文献1的驱动装置中，在各曲轴安装有转子，所有的电动机的定子安装于齿轮架。

在专利文献1的驱动装置中，在所有的电动机中，转子相对于定子的机械性的相位角一致。因为机械性的相位角一致，利用1个电动机驱动器就能控制所有的电动机。然而，难以一边使转子的相位角一致，一边将定子固定于齿轮架(支承构件)。因此，在引用文献1中，为了使所有的电动机的转子的相位角一致，在将转子临时固定在了曲轴的状态下，将定子固定于齿轮架。而且，对所有的电动机施加同相位的电流，在转子相对于定子的相位角一致的状态下将转子固定于曲轴。

发明内容

如上所述，在专利文献1的技术中，通过使所有的电动机的转子的相位角一致，从而利用1个电动机驱动器控制多个电动机。本说明书提供一种在具有多个电动机的驱动装置中更简单地使所有的电动机的转子的相位角一致的技术。

本说明书所公开的驱动装置具有齿轮单元和多个电动机。齿轮单元具有被驱动构件和多个输入轴。多个输入轴支承于支承构件。多个输入轴卡合于被驱动构件。各电动机的转子安装于所对应的各输入轴。各电动机的定子安装在相对于支承构件可装卸的外壳。在该驱动装置中，在将外壳固定于支承构件时，转子相对于定子的相位角在所有的电动机中都相等。

在上述驱动装置中，转子安装于输入轴、定子安装于外壳。用于支承输入轴的支承构件和外壳是可装卸的。换言之，用于安装转子的构件和用于安装定子的构件是可装卸的。因此，能够分别调整转子相对于输入轴的角度和定子相对于外壳的角度。其结果，只将外壳固定于支承构件，就能简单地在所有电动机中使转子相对于定子的相位角一致。

上述驱动装置与以往技术不同，在将转子临时固定于输入轴并且将定子固定于支承构件后，无需调整转子的相位角。此外，该驱动装置在不改变转子相对于输入轴的角度、定子相对于外壳的角度的情况下，能够自支承构件拆下外壳。

本说明书所公开的技术能够在具有多个电动机的驱动装置中容易地实现在所有的电动机中使转子的相位角一致的驱动装置。

附图说明

图1是表示第1实施例的驱动装置的剖视图。

图2是表示在第1实施例的驱动装置中从支承构件拆下了外壳的状态的齿轮单元的俯视图。

图3是表示在第1实施例的驱动装置中从支承构件拆下来的外壳的俯视图。

图4是表示第2实施例的驱动装置的剖视图。

图5是表示第3实施例的驱动装置的剖视图(1)。

图6是表示第3实施例的驱动装置的剖视图(2)。

图7是表示第3实施例的驱动装置的俯视图。

具体实施方式

下面，记载有本说明书所公开的几个技术特征。此外，以下所记载的事项都各自具有技术上的有用性。

作为多个电动机的一例，能够列举出径向间隙型电动机、轴向间隙型电动机等。多个电动机可以是轴向间隙型电动机。由此，能够实现薄型的驱动装置。

在驱动装置中，两个轴向间隙型电动机可以安装于各输入轴。在该情况下，两个轴向间隙型电动机也可以是两者的转子以相面对的方式配置。或者，两个轴向间隙型电动机也可以是两者的定子以相面对的方式配置。此外，在以下的说明中，在将两个轴向间隙型电动机安装于1个输入轴的情况下，为了区别两个轴向间隙型电动机，有时将其称为“第1轴向间隙型电动机”、“第2轴向间隙型电动机”。此外，有时将第1轴向间隙型电动机的转子和定子分别称为“第1转子”和“第1定子”。同样，有时将第2轴向间隙型电动机的转子和定子分别称为“第2转子”和“第2定子”。采用该驱动装置，第1转子和第1定子之间产生的吸引力与第2转子和第2定子之间产生的吸引力的平衡变得良好。其结果，输入轴顺畅地旋转。

在将两个轴向间隙型电动机安装于各输入轴的情况下，也可以采用如下的结构。即，输入轴可以从被驱动构件向被驱动构件的轴向的两侧延伸。而且，可以是，第1轴向间隙型电动机配置于输入轴的一侧端部，第2轴向间隙型电动机配置于输入轴的另一侧端部。即，第1轴向间隙型电动机可以相对于被驱动构件而言配置于与第2轴向间隙型电动机相反的一侧。采用这样的形式，能够在使转子的相位角一致的同时将两个轴向间隙型电动机简单地安装于齿轮单元。此外，在输入轴的两端，电动机的吸引力向彼此相反的方向作用于输入轴。因此，输入轴能够更顺畅地旋转。

在输入轴的两端配置有轴向间隙型电动机(第1轴向间隙型电动机和第2轴向间隙型电动机)的情况下，可以采用如下的结构。即，可以是，第1定子安装在相对于支承构件可装卸的第1外壳，第2定子安装在相对于支承构件可装卸的第2外壳。在该驱动装置中，在将第1外壳和第2外壳固定于支承构件时，转子的相位角在所有的电动机中都相等。在这样的驱动装置中，只将第1外壳和第2外壳固定于支承构件，就能够使转子的相位角在所有电动机中都一致。

作为齿轮单元的典型例，例举出偏心摆动型的齿轮传动装置。在偏心摆动型的齿轮传动装置中，外齿轮一边与内齿轮啮合一边偏心旋转。或者，内齿轮一边与外齿轮啮合一边偏心旋转。在本说明书所公开的驱动装置中，齿轮单元可以是外齿轮偏心旋转的类型。在这样的齿轮单元中，能够有如下表现。齿轮单元具有壳体、齿轮架、多个曲轴以及外齿轮。在壳体的内周形成有内齿轮。齿轮架与内齿轮同轴地支承于壳体。各曲轴在沿着内齿轮的轴线延伸的同时支承于齿轮架。各曲轴具有偏心体。外齿轮与偏心体卡合，一边与内齿轮啮合一边偏心旋转。在这样的齿轮单元中，曲轴和转子可以借助具有多个槽的花键结合在一起。此外，偏心摆动型的齿轮传动装置有时被称为摆线减速器。

(实施例)

在以下的实施例中，对多个曲轴卡合与外齿轮、并且外齿轮一边与内齿轮啮合一边偏心旋转的类型的齿轮传动装置进行说明。本说明书所公开的技术也能够应用于多个曲轴卡合于内齿轮、并且内齿轮一边与外齿轮啮合一边偏心旋转的类型的齿轮传动装置。此外，本说明书所公开的技术可以是多个输入轴卡合于被驱动构件、并且输入轴分别独立地连接于电动机的类型的齿轮单元。采用这样的类型的齿轮单元希望被注意的是：本说明书所公开的技术也能够应用于偏心摆动型的齿轮传动装置以外的齿轮单元。

(第1实施例)

图1所示的驱动装置100具有齿轮单元7和两个轴向间隙型电动机22、52。齿轮单元7是外齿轮26一边与内齿轮28啮合一边偏心旋转的齿轮传动装置。齿轮单元7具有两个外齿轮26。在齿轮单元7中，齿轮架8根据外齿轮26的齿数和内齿轮28的齿数之差而进行旋转。内齿轮28由壳体2和配置于壳体2的内周的多个内齿销30构成。

齿轮单元7具有壳体2、齿轮架8、曲轴32以及外齿轮26。齿轮架8相当于支承构件，曲轴32相当于输入轴，外齿轮26相当于被驱动构件。齿轮架8具有第1板件8a和第2板件8c。在第1板件8a和第2板件8c之间存在间隙。柱状部8b从第1板件8a向第2板件8c延伸。柱状部8b与第2板件8c固定在一起。柱状部8b穿过外齿轮26的通孔60。外齿轮26配置在第1板件8a和第2板件8c之间。齿轮架8借助一对角接触球轴承4与壳体2同轴地支承于壳体2。轴线54相当于齿轮架8的轴线。轴线54也相当于内齿轮28(壳体2)的轴线。

油封6配置于壳体2和齿轮架8之间。第1电动机外壳50和第2电动机外壳20固定于齿轮架8的轴线54方向的两端。在齿轮架8、第1电动机外壳50以及第2电动机外壳20的中央形成有通孔。在这些通孔内嵌入有圆柱轴56。其结果，驱动装置100具有沿着轴线54的通孔12。

曲轴32借助一对轴承23支承于齿轮架8。轴承23是圆锥滚子轴承。曲轴32在自轴线54偏置的位置与轴线54平行地延伸。曲轴32具有两个偏心体24。两个偏心体24分别卡合于外齿轮26。两个偏心体24相对于曲轴32的轴线35向彼此相反的方向偏心。曲轴32自偏心体24向轴线35方向的两侧延伸。换言之，曲轴32自外齿轮26向外齿轮26的轴向的两侧延伸。

第1轴向间隙型马达52和第2轴向间隙型马达22安装于曲轴32的各端部。此外，编码器18安装于曲轴32的一端部。在轴线35方向上、在编码器18的外侧，在第2电动机外壳20上形成有通孔。在该通孔上安装有盖19。

第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22以相面对的方式配置。第1轴向间隙型电动机52的相位角与第2轴向间隙型电动机22的相位角一致。因此，曲轴32进行顺畅的旋转。在后面有详细描述，齿轮单元7具有3个曲轴32。3个曲轴32绕着轴线54以等间隔配置。换言之，3个曲轴32沿着齿轮架8的周向以等间隔配置。

3个曲轴32分别安装有第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22。安装于3个曲轴32的轴向间隙型电动机52、22的相位角全部一致。因为所有的轴向间隙型电动机的相位角一致，能够通过1个电动机驱动器(省略图示)控制所有的轴向间隙型电动机。编码器18安装于3个曲轴32中的1个曲轴32。在其他两个曲轴32安装有制动器(省略图示)。

第1轴向间隙型电动机52由第1转子44和第1定子46构成。第1转子44安装于曲轴32。如图2所示，3个曲轴32分别安装有第1转子44。3个曲轴32绕着轴线54以等间隔配置。同样，3个第1转子44绕着轴线54以等间隔配置。在各第1转子44交替地配置有永磁体44N和永磁体44S。永磁体44N固定于板件44a的表面，且N极朝向外侧(也参照图1)。永磁体44S固定于板件44a的表面，且S极朝向外侧。第1转子44与曲轴32所成的角度对于所有的第1转子44来说都是相等的。换言之，N极和S极相对于曲轴32的位置对于所有的第1转子44来说都是相同的。曲轴32和第1转子44借助具有多个槽的花键结合起来。

如图3所示，3个第1定子46安装于第1电动机外壳50。3个第1定子46绕着轴线54以等间隔配置。各第1定子46的中心与各曲轴32的轴线35一致(也参照图1)。第1定子46具有供U相电流流动的绕组46U、供V相电流流动的绕组46V以及供W相电流流动的绕组46W。绕组46U、46V以及46W卷绕于定子芯46a。定子芯46a由压粉磁芯形成。第1定子46与第1电动机外壳50所成的角度对于所有的第1定子46来说都是相等的。换言之，绕组46U、46V以及46W相对于曲轴32的轴线35的安装位置(旋转角度)对于所有的第1定子46来说都是相同的。通过利用粘接剂将定子芯46a固定于第1电动机外壳50，而将第1定子46安装于第1电动机外壳50。此外，在图1中，表示有绕组46U、46V，未表示出绕组46W。

如图1所示，第2轴向间隙型电动机22由第2转子14和第2定子16构成。第2转子14具有N极朝向外侧的永磁体14N和S极朝向外侧的永磁体14S。永磁体14N、14S固定于板件14a的表面。第2定子16具有供U相电流流动的绕组16U、供V相电流流动的绕组16V以及供W相电流流动的绕组16W。绕组16U、16V以及16W卷绕于定子芯16a。在图1中，表示有绕组16U、16V，未表示出绕组16W。

第2轴向间隙型电动机22的结构与第1轴向间隙型电动机52的结构实质上是相同的。因此，省略对第2轴向间隙型电动机22的详细说明。此外，从轴线35的方向观察轴向间隙型电动机22、52时，永磁体14N和永磁体44N以重叠的方式配置。同样，永磁体14S和永磁体44S以重叠的方式配置。还有，绕组16U和绕组46U以重叠的方式配置、绕组16V和绕组46V以重叠的方式配置、绕组16W和绕组46W以重叠的方式配置。

当曲轴32旋转时，偏心体24绕着轴线35偏心旋转。伴随着偏心体24的偏心旋转，外齿轮26一边与内齿轮28啮合一边绕轴线54偏心旋转。外齿轮26的齿数与内齿轮28的齿数(内齿销30的数量)不同。因此，当外齿轮26偏心旋转时，齿轮架8根据外齿轮26和内齿轮28的齿数差而相对于内齿轮28(壳体2)进行旋转。

说明驱动装置100的特征。在以下的说明中，对于第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22共同的特征，只对第1轴向间隙型电动机52的特征进行说明，并省略对第2轴向间隙型电动机22的说明。如上所述，第1转子44固定于曲轴32，第1定子46固定于第1电动机外壳50。第1电动机外壳50能够自用于支承曲轴32的齿轮架8拆卸下来。因此，能够分别进行把第1转子44固定于曲轴32的作业和把第1定子46固定于第1电动机外壳50的作业。曲轴32支承于齿轮架8，因此，可以说第1转子44相对于齿轮架8进行定位。

简洁地来说明驱动装置100的特征，将用于安装第1转子44的部件(齿轮架8)和用于安装第1定子46的部件(第1电动机外壳50)形成为可装卸的独立的部件。第1转子44通过安装于齿轮架8来进行定位。第1定子46通过安装于第1电动机外壳50来进行定位。从而能够容易地进行第1转子44相对于齿轮架8的定位作业和第1定子46相对于第1电动机外壳50的定位作业。当将第1电动机外壳50安装于齿轮架8时，在所有的第1轴向间隙型电动机52中，第1转子44相对于第1定子46的相位角一致。

在专利文献1的驱动装置中，转子和定子这两者相对于齿轮架定位。在转子相对于定子的相位角一致的同时将定子固定于齿轮架是困难的。因此，在专利文献1中，在转子临时固定于曲轴的状态下，将定子固定于齿轮架。接着，在通入电流而使转子的相位角一致的状态下，将转子固定于曲轴。本说明书所公开的技术能够用比以往简单的方法制造驱动装置。

说明驱动装置100的其他特征。如上所述，第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22以相面对的方式配置。在使用轴向间隙型电动机的情况下，转子和定子之间作用有吸引力。当向曲轴32只安装1个轴向间隙型电动机时，轴线35方向的力作用于曲轴32。通过将两个轴向间隙型电动机52、22以相面对的方式配置于曲轴32，两个轴向间隙型电动机52、22的吸引力被抵消。具体而言，两个轴向间隙型电动机52、22的吸引力在曲轴32的两端沿着彼此相反的方向作用于曲轴32。施加于曲轴32的力的平衡变良好，曲轴32顺畅地旋转。

第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22配置于曲轴32的两端。换言之，第1轴向间隙型电动机52相对于外齿轮26而言配置于与第2轴向间隙型电动机22相反的一侧。更详细而言，在轴线35方向上，轴向间隙型电动机52、22在一对轴承(圆锥滚子轴承)23的外侧固定于曲轴32。在曲轴32支承于齿轮架8的状态下，能够将第1转子44(第2转子14)固定于曲轴32。

此外，通过将轴向间隙型电动机52、22固定于曲轴32的两端，而能够使第1定子46和第2定子16位于轴线35的两端。通过将轴向间隙型电动机52、22配置于曲轴32的两端，利用第1电动机外壳50和第2电动机外壳20能够简单地使第1转子44(第2转子14)相对于第1定子46(第2定子16)的相位角一致。

第1轴向间隙型电动机52的位置与第2轴向间隙型电动机22的位置也能够如下那样地表示。第1轴向间隙型电动机52配置于曲轴32的一端，第2轴向间隙型电动机22配置于曲轴32的另一端。第1转子44和第2转子14配置于第1定子46和第2定子16之间。在第1转子44和第2转子14之间配置有外齿轮26。第1转子44相对于第2定子14而言配置于与第2定子16相反的一侧。第1定子46相对于第1转子44而言配置于与第2转子14相反的一侧。

(第2实施例)

参照图4，说明驱动装置(齿轮传动装置)200。驱动装置200是驱动装置100的变形例。对于驱动装置200而言，与驱动装置100相同的部件标注相同的附图标记或者后两位相同的附图标记，从而省略说明。

在驱动装置200中，第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22相对于外齿轮26而言在同一侧固定于曲轴32。更具体而言，第1轴向间隙型电动机52配置于曲轴32的一端。此外，第2轴向间隙型电动机22配置于外齿轮26和第1轴向间隙型电动机52之间。在曲轴32的另一端安装有制动器217。驱动装置200也具有3个曲轴32。制动器217安装于3个曲轴32中的两个曲轴32。在另一个曲轴32安装有编码器(省略图示)。

如上所述，在驱动装置200中，两个轴向间隙型电动机配置于曲轴32的轴线35方向的一侧。其结果，能够确保在曲轴32的另一端用于安装大径的制动器217的空间。此外，在驱动装置200中也使第1轴向间隙型电动机52和第2轴向间隙型电动机22相面对。两个轴向间隙型电动机22、52的吸引力沿着彼此相反的方向作用于曲轴32。第1轴向间隙型电动机52的吸引力和第2轴向间隙型电动机22的吸引力相抵消。于是，曲轴32能够顺畅地旋转。

在驱动装置200中，第1转子44和第2转子14一体化。更详细而言，永磁体44N、44S固定于板件34的一侧的表面，永磁体14N、14S固定于板件34的另一侧的表面(相反一侧的表面)。由永磁体44N、44S和板件34形成第1转子44，由永磁体14N、14S和板件34形成第2转子14。即，第1转子44和第2转子14利用了通用的板件34。

在驱动装置200中，第1定子46固定于第1电动机凸缘250，第2定子16固定于齿轮架208。在将第1电动机凸缘250固定在了齿轮架208时，以第1定子46的绕组46U和第2定子16的绕组16U、第1定子46的绕组46V和第2定子16的绕组16V以及第1定子46的绕组46W(未图示)和第2定子16的绕组16W(未图示)分别相对的方式将第2定子16固定于齿轮架208。

(第3实施例)

参照图5至图7说明驱动装置(齿轮传动装置)300。驱动装置300是驱动装置200的变形例。对于驱动装置300而言，对与驱动装置200相同的部件标注相同的附图标记或者后两位相同的附图标记，从而省略说明。图5和图6表示驱动装置300的不同位置的剖面。图7表示从轴向观察驱动装置300的俯视图。图5相当于沿着图7的V-V线的剖面，图6相当于沿着图7的VI-VI线的剖面。

在驱动装置300中，将1个轴向间隙型电动机52安装于各曲轴32的一端。如图5、图7所示，在两个曲轴32的另一端安装有制动器317。如图6、图7所示，在1个曲轴32上安装有编码器318。此外，图7示出拆下了盖321(参照图5)和盖319(参照图6)的状态。驱动装置300与驱动装置200一样，能够利用曲轴32的另一端将制动器317、编码器318等安装于曲轴32。

以下记载有实施例的注意事项。为了将定子芯固定于电动机凸缘，能够使用硬化性树脂、螺栓等代替粘接剂。或者，也可以利用树脂将定子芯和电动机凸缘一体形成。

在第1、2实施例中，在各曲轴上，使两个轴向间隙型电动机的转子彼此相面对。也可以使两个轴向间隙型电动机的定子彼此相面对。即，也可以将两个定子配置于两个转子之间。

以上详细地说明了本发明的具体例，但这些只不过是例示，不用于限定权利要求的保护范围。在权利要求书所记载的技术中包含对以上所例示的具体例进行各种变形、变更而成的技术方案。本说明书或者附图中说明的技术特征单独发挥技术上的有用性或通过各种组合来发挥技术上的有用性，并不限定于申请时的权利要求项所记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中之一的目的的技术本身具有技术上的有用性。

Claims (7)

1.一种驱动装置，其具有齿轮单元和多个电动机，该驱动装置的特征在于，

齿轮单元具有：

多个输入轴，其支持于支承构件；

被驱动构件，其与多个输入轴卡合，

各电动机的转子安装于所对应的各输入轴，

各电动机的定子安装在相对于支承构件可装卸的外壳，

在将外壳固定于支承构件时，转子的相位角在所有电动机的转子中都相等。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

上述多个电动机是轴向间隙型电动机。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，

两个轴向间隙型电动机安装于各输入轴，

在上述两个轴向间隙型电动机中转子以相面对的方式配合或者在上述两个轴向间隙型电动机中定子以相面对的方式配合。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，

输入轴向被驱动构件的轴向的两侧延伸，在输入轴的一端部配置有第1轴向间隙型电动机，在输入轴的另一侧端部配置有第2轴向间隙型电动机。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，

第1轴向间隙型电动机的第1定子安装在相对于支承构件可装卸的第1外壳，

第2轴向间隙型电动机的第2定子安装在相对于支承构件可装卸的第2外壳，

在将第1外壳和第2外壳固定于支承构件时，所有的电动机的转子的相位角相等。

6.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，

输入轴的一侧端部配置有第1轴向间隙型电动机和第2轴向间隙型电动机。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的驱动装置，其特征在于，

上述齿轮单元具有：

壳体，在其内周形成有内齿轮；

齿轮架，其与内齿轮同轴地支承于壳体；

多个曲轴，其沿内齿轮的轴线延伸的同时支承于齿轮架，并且具有偏心体；

外齿轮，其卡合于偏心体，一边与内齿轮啮合一边偏心旋转，

曲轴和转子借助具有多个槽的花键结合在一起。