JP4848225B2 - Axial gap motor - Google Patents
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Description
本発明は、軸方向空隙型電動機、特に回転軸の偏芯許容構造を備えた軸方向空隙型電動機に関するものである。 The present invention relates to an axial gap type electric motor, and more particularly to an axial gap type electric motor provided with an eccentricity allowing structure for a rotating shaft.
従来、低速高トルクが要求される電動機に対応する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある。従来の軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向起磁力形に配置される回転子とからなり、固定子コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである(特許文献1、2参照のこと)。
しかしながら、これら従来の軸方向空隙型電動機では、固定子の中心線と回転子の回転中心線とを同一中心線として構成され、たとえば回転子に接続する被回転部材の回転中心線も回転子の回転中心線と同一にする必要が生じるが、組み立て精度等を考慮するとバラツキを除去することができず、この中心線に対する直交方向のズレ(偏芯量)を許容するために、例えばオルダムカップリングを回転子と被回転部材間に設置することが行われている。 However, in these conventional axial gap motors, the center line of the stator and the rotation center line of the rotor are configured as the same center line. For example, the rotation center line of the rotating member connected to the rotor is also the rotor center line. Although it is necessary to make it the same as the rotation center line, the variation cannot be removed in consideration of the assembly accuracy, etc. In order to allow a deviation (eccentricity) in the orthogonal direction to this center line, for example, Oldham coupling Is installed between the rotor and the rotated member.
このため、オルダムカップリングの設定に伴い、コストアップや重量増加という課題が生じる。 For this reason, the subject of a cost increase and a weight increase arises with the setting of Oldham coupling.
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、偏芯許容構造を備えた軸方向空隙型電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an axial gap type electric motor having an eccentricity allowing structure.
本発明は、永久磁石またはコイルの一方を周方向に所定間隔で複数個設置した回転子と、前記回転子の中心線方向に前記永久磁石またはコイルの一方に対向するように前記永久磁石またはコイルの他方を備えた固定子とを備え、前記固定子が前記回転子の中心線方向に所定空隙を持って前記回転子に相対するように配置された電動機部を有する軸方向空隙型電動機において、前記回転子と前記固定子とを内装し、前記固定子を固定するケースと、前記ケースと前記回転子との間に、前記ケースの中心線に対する直交方向での前記回転子の摺動を許容するとともに、前記回転子の中心線回りの回転を可能とするベアリングと、前記回転子に設置された前記永久磁石または前記コイルの一方の外周側に設けられるリング部材と、前記リング部材の外周側にて前記回転子の中心線回りに前記リング部材と相対回転可能に設置される支持部材と、前記ケース内面と前記支持部材との間に、前記回転子の中心線に直交する方向に付勢力を生じ、前記回転子の中心線と前記固定子の中心線とを同一中心線となるように付勢する付勢手段と、を備えたことを特徴とする軸方向空隙型電動機である。 The present invention relates to a rotor in which a plurality of permanent magnets or coils are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and the permanent magnet or coil so as to face one of the permanent magnets or coils in the center line direction of the rotor. An axial gap type electric motor having an electric motor portion disposed so as to face the rotor with a predetermined gap in the direction of the center line of the rotor. The rotor and the stator are internally provided, and the rotor is allowed to slide between the case for fixing the stator and the case and the rotor in a direction orthogonal to the center line of the case. And a bearing that enables rotation around the center line of the rotor, a ring member provided on one outer peripheral side of the permanent magnet or the coil installed on the rotor, In a direction orthogonal to the center line of the rotor, between a support member installed to be rotatable relative to the ring member around the rotor center line on the circumferential side, and the case inner surface and the support member An axial gap type electric motor comprising: an urging unit that generates an urging force and urges a center line of the rotor and a center line of the stator to be the same center line. .
本発明では、ケースと回転子に接続する支持部材との間に、回転子の回転軸に直交する方向に付勢力を生じ、回転子の回転中心線と固定子の中心線とを同一中心線とする付勢手段を備えたので、回転子に外力が作用する場合においても回転子の回転中心線と固定子の中心線との回転子の回転軸に直交する方向のズレを抑制することができる。このため、従来、このズレを許容するために設けていたオルダムカップリングを設定する必要がなく、コスト低減や軽量化を図ることができる。 In the present invention, an urging force is generated between the case and the support member connected to the rotor in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor, so that the rotation center line of the rotor and the center line of the stator are the same center line. Therefore, even when an external force is applied to the rotor, it is possible to suppress the deviation in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotor between the rotation center line of the rotor and the center line of the stator. it can. For this reason, it is not necessary to set an Oldham coupling that has been conventionally provided to allow this deviation, and cost reduction and weight reduction can be achieved.
また、被回転部材を外部から位置決めすることが不要となり、電動機で被回転部材を保持することができるため、構造の簡素化を図ることができる。 Further, since it becomes unnecessary to position the rotated member from the outside and the rotated member can be held by the electric motor, the structure can be simplified.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の軸方向空隙型電動機1の構成を示す断面図で、ロータ軸2の回転中心線(以下、中心線X1という。)がケース5の中心線に対して偏心している状態を示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an axial gap type electric motor 1 of the present invention, in which a rotation center line of a rotor shaft 2 (hereinafter referred to as a center line X1) is eccentric with respect to a center line of a case 5. Indicates.
本実施形態において、被回転部材を回転するロータ軸2と、ロータ軸2に固定された回転子3と、ロータ軸2の中心線X1方向に所定の空隙をもって回転子3に対向するように設けられた一対の固定子4とからなる電動機部1aを、複数個ロータ軸方向に配置して、ケース5内に収納し、軸方向空隙型電動機1を構成する。なお、本実施形態では2列の電動機部1aを備えた軸方向空隙型電動機1を用いて説明するが、これに限らず、より複数個でも、あるいは1列の電動機部1aからなる軸方向空隙型電動機1であってもよい。 In the present embodiment, the rotor shaft 2 that rotates the member to be rotated, the rotor 3 that is fixed to the rotor shaft 2, and the rotor shaft 2 are provided so as to face the rotor 3 with a predetermined gap in the direction of the center line X1. A plurality of electric motor parts 1 a composed of a pair of stators 4 are arranged in the axial direction of the rotor and housed in the case 5 to constitute the axial gap type electric motor 1. In the present embodiment, the description will be given using the axial gap type electric motor 1 provided with the two rows of electric motor portions 1a. However, the present invention is not limited to this, and the axial gap formed by a plurality of or one row of electric motor portions 1a may be used. The type motor 1 may be used.
図2は、回転子3の形状を説明する図である。回転子3は図示しない被回転部材に接続するロータ軸2の中心線X1から直交方向に延出する4本の等長の腕部6を備える。これら腕部6は周方向に等間隔(図2では90°間隔)で配置される。各腕部6の外周側の先端部には各腕部6を連結する円筒状のリング部材7が固定される。 FIG. 2 is a diagram for explaining the shape of the rotor 3. The rotor 3 includes four equal-length arm portions 6 extending in the orthogonal direction from the center line X1 of the rotor shaft 2 connected to a rotated member (not shown). These arm portions 6 are arranged at equal intervals (90 ° intervals in FIG. 2) in the circumferential direction. A cylindrical ring member 7 that connects the arm portions 6 is fixed to a distal end portion on the outer peripheral side of each arm portion 6.
図1に示すように、回転子3の腕部6には、永久磁石12が取り付けられる。永久磁石12は、それぞれ例えば図3に示すように中心線X1方向から見て略扇状に形成され、各腕部6の中間部を挟持するように保持される。永久磁石12は、両側の端面12aがそれぞれロータ軸2の中心線X1に直交する面に平行に形成される。なお、腕部6の数、形状等は実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。 As shown in FIG. 1, a permanent magnet 12 is attached to the arm portion 6 of the rotor 3. For example, as shown in FIG. 3, the permanent magnets 12 are each formed in a substantially fan shape when viewed from the direction of the center line X <b> 1, and are held so as to sandwich the intermediate portions of the arm portions 6. The permanent magnet 12 is formed so that both end faces 12 a are parallel to a plane orthogonal to the center line X <b> 1 of the rotor shaft 2. Needless to say, the number, shape, and the like of the arm portions 6 are not limited to those in the embodiment.
ロータ軸2の中心線X1方向において、回転子3の永久磁石12にそれぞれ一対の対向する位置には、それぞれ固定子4が後述するケース5のロータ軸の中心線X1に直交する面5eに固定される。固定子4は、ケース5に固定されたヨーク部8と、固定子4の中心線X2方向から見て略扇状の形状を有するティース部9と、ティース部9に巻回されるコイル10とから構成される。ヨーク部8は、ティース部9をケース5に固定する。ティース部9の磁束を周方向に回して別のティース部9へ流す役割を果す。ティース部9は、中心線X1方向にヨーク部8から回転子3側に突出して形成され、その端面は永久磁石12の端面12aに平行に形成される。またコイル10は図示しない絶縁体等を介して、ティース部9から絶縁される。 In the direction of the center line X1 of the rotor shaft 2, the stator 4 is fixed to a surface 5e orthogonal to the rotor shaft center line X1 of the case 5, which will be described later, at a pair of opposed positions to the permanent magnet 12 of the rotor 3. Is done. The stator 4 includes a yoke portion 8 fixed to the case 5, a teeth portion 9 having a substantially fan shape when viewed from the direction of the center line X <b> 2 of the stator 4, and a coil 10 wound around the teeth portion 9. Composed. The yoke portion 8 fixes the tooth portion 9 to the case 5. It plays the role of turning the magnetic flux of the tooth portion 9 in the circumferential direction to flow to another tooth portion 9. The teeth portion 9 is formed to protrude from the yoke portion 8 toward the rotor 3 in the direction of the center line X1, and its end surface is formed in parallel to the end surface 12a of the permanent magnet 12. Further, the coil 10 is insulated from the tooth portion 9 via an insulator or the like (not shown).
回転子3と固定子4とからなる各電動機部1aを収納するケース5は、有底円筒形状を有する本体部5a、この本体部5aの開口端を塞ぐとともに、ロータ軸2が貫通する貫通空間5dを備える蓋部5bと、ケース内をケース5の中心線X2に直交する方向に仕切るように配置される中空円板状の仕切板5cとから構成される。仕切板5cは、ケース5内を中心線X2方向に並ぶ2つの互いに等しい形状の空間5x、5yに区画するとともに、その中心部にロータ軸2が挿通される。電動機部1aはそれぞれ空間部5x、5y内に構成され、電動機部1aを収納する空間部5x、5yを形成するケース5の中心線X2に直交するケース5の面5eには前記固定子4が固定され、各固定子4間に回転子3が中心線X2方向に対面して配置され、電動機部1aが構成される。なお、各電動機部1aがケース5内に配置された状態で、回転子3と、回転子3に相対する一対の固定子4との中心線X2方向のそれぞれの空隙14は所定値となるように設置される。 A case 5 for housing each electric motor unit 1a composed of a rotor 3 and a stator 4 has a bottomed cylindrical main body 5a, a through space through which the rotor shaft 2 penetrates while closing the open end of the main body 5a. A lid 5b having 5d and a hollow disk-shaped partition plate 5c arranged so as to partition the inside of the case in a direction orthogonal to the center line X2 of the case 5 are configured. The partition plate 5c divides the inside of the case 5 into two equally-shaped spaces 5x and 5y arranged in the direction of the center line X2, and the rotor shaft 2 is inserted through the center portion thereof. The motor part 1a is configured in the space parts 5x and 5y, respectively, and the stator 4 is placed on the surface 5e of the case 5 perpendicular to the center line X2 of the case 5 forming the space parts 5x and 5y for housing the motor part 1a. The rotor 3 is fixed between the stators 4 so as to face each other in the direction of the center line X2, and the electric motor unit 1a is configured. In the state where each electric motor part 1a is disposed in the case 5, the respective gaps 14 in the direction of the center line X2 between the rotor 3 and the pair of stators 4 facing the rotor 3 are set to predetermined values. Installed.
回転子3の各腕部6の先端部を連結する円筒状のリング部材7は、中心線X1を中心として形成される。リング部材7のロータ軸2の中心線X1方向の両側の端面7aは、ケース5の内面5eと対面し、中心線X1に直交するように形成される。これら両端面7aとケース5の面5eとの間にそれぞれベアリング13が設置される。このベアリング13は例えば円環状に配置され、ケース5に対してロータ軸2が中心線X1に直交する方向に摺動することを許容する。さらにリング部材7がケース5に摺接した状態でロータ軸2の中心線X1回りの回転を可能とする。なお、ベアリング13としてはスライドベアリング等が考えられるが、これに限らず、回転子3のケース5に対する摺動と回転子3の回転を可能とする手段であればよい。 A cylindrical ring member 7 that connects the tips of the arm portions 6 of the rotor 3 is formed around the center line X1. The end faces 7a on both sides of the ring member 7 in the direction of the center line X1 of the rotor shaft 2 are formed so as to face the inner surface 5e of the case 5 and to be orthogonal to the center line X1. The bearings 13 are installed between the both end surfaces 7a and the surface 5e of the case 5, respectively. The bearing 13 is arranged in an annular shape, for example, and allows the rotor shaft 2 to slide in a direction perpendicular to the center line X <b> 1 with respect to the case 5. Further, the ring member 7 can rotate around the center line X1 of the rotor shaft 2 in a state where the ring member 7 is in sliding contact with the case 5. The bearing 13 may be a slide bearing or the like, but is not limited to this, and any means that allows the rotor 3 to slide with respect to the case 5 and rotate the rotor 3 may be used.
ここで、ケース5のロータ軸2が貫通する貫通空間5dは、ロータ軸2の直径に対して所定量だけ大きく形成される。前述のように回転子3は、中心線X1に直交する方向に摺動可能に構成されるが、この貫通空間5dの径とロータ軸2の直径との差によって、回転子3がケース5に対してロータ軸2の中心線X1に直交する方向の移動量が規定される。 Here, the through space 5 d through which the rotor shaft 2 of the case 5 passes is formed larger than the diameter of the rotor shaft 2 by a predetermined amount. As described above, the rotor 3 is configured to be slidable in a direction orthogonal to the center line X1, but the rotor 3 is attached to the case 5 due to the difference between the diameter of the through space 5d and the diameter of the rotor shaft 2. On the other hand, the amount of movement in the direction orthogonal to the center line X1 of the rotor shaft 2 is defined.
リング部材7の外周側には、ロータ軸2の中心線X1を中心線とする円筒状の支持部材15が移動可能に所定の空隙をもって配置される。この支持部材15とリング部材7との間にはベアリング16が設けられ、相対回転可能に形成される。 On the outer peripheral side of the ring member 7, a cylindrical support member 15 having a center line X1 of the rotor shaft 2 as a center line is disposed with a predetermined gap so as to be movable. A bearing 16 is provided between the support member 15 and the ring member 7 so as to be relatively rotatable.
支持部材15の外周面とケース5の内周面との間には環状の環状空間5x1、5y1を区画し、区画される環状空間5x1、5y1は、回転子3がケース5内において、ロータ軸2の中心線X1に直交方向へ変位するのに伴い支持リング15が変位することで、その断面が変形可能に構成される。ここで支持部材15は、その内周面にベアリング16を介して回転子3のリング部材7を支持しているため、リング部材7が回転しても支持部材15は回転することなく、リング部材7(つまり、回転子3)のロータ軸2の中心線X1に対する直交方向の変位に伴って変位するのみである。 Annular annular spaces 5x1, 5y1 are defined between the outer peripheral surface of the support member 15 and the inner peripheral surface of the case 5, and the annular spaces 5x1, 5y1 defined by the rotor 3 in the case 5 are rotor shafts. When the support ring 15 is displaced in a direction orthogonal to the second center line X1, the cross section thereof is configured to be deformable. Here, since the support member 15 supports the ring member 7 of the rotor 3 via the bearing 16 on the inner peripheral surface thereof, the support member 15 does not rotate even if the ring member 7 rotates, and the ring member 7 (that is, the rotor 3) is only displaced along with the displacement in the direction orthogonal to the center line X1 of the rotor shaft 2.
図3は、支持部材15により区画された環状空間5x1、5y1内の構成を示す断面図であり、環状空間5x1、5y1はそれぞれ同様の構成を備えるため、図3では環状空間5y1の構成を代表して説明する。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration in the annular spaces 5x1, 5y1 partitioned by the support member 15. Since the annular spaces 5x1, 5y1 have the same configuration, FIG. 3 represents the configuration of the annular space 5y1. To explain.
図3に示すように支持部材15により区画された環状空間5y1は、支持部材15の外周に設けられた区画板17によりさらに周方向にそれぞれ4つの空間5ya〜5ydに区画される。これら4つの空間5ya〜5ydは、回転子3の回転中心線X1と固定子4の中心線X2とが同一中心線となる場合において、その容積が等しくなるように区画される。区画板17は、その基端が支持部材15に揺動可能に支持され、その揺動中心に捩りコイルバネ18などの付勢手段が配置される。このため区画板17の外端は、ケース5の中心線X2に平行な内面5fに押し付けられる。 As shown in FIG. 3, the annular space 5 y 1 partitioned by the support member 15 is further partitioned into four spaces 5 ya to 5 yd in the circumferential direction by a partition plate 17 provided on the outer periphery of the support member 15. These four spaces 5ya to 5yd are partitioned so that their volumes are equal when the rotation center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 are the same center line. The partition plate 17 has a base end supported by the support member 15 so as to be able to swing, and an urging means such as a torsion coil spring 18 is disposed at the swing center. For this reason, the outer end of the partition plate 17 is pressed against the inner surface 5 f parallel to the center line X <b> 2 of the case 5.
したがって、回転子3は、支持リング15を介してケース5の内周面5fに対して捩りコイルバネ18により支持された構成となる。このため、各捩りコイルバネ18のバネ特性を同じとすると、ケース5に対して回転子3がロータ軸2の直交方向に変位した場合に、捩りコイルバネ18の作用により回転子3にはケース5、つまり固定子4と同軸となるような付勢力が作用することになる。したがって、回転子3にその中心線X1に対して直交する方向の外力が作用しない場合には、捩りコイルバネ18は、回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同一中心線と一致させるように保持する。 Accordingly, the rotor 3 is supported by the torsion coil spring 18 with respect to the inner peripheral surface 5f of the case 5 via the support ring 15. For this reason, assuming that the spring characteristics of the torsion coil springs 18 are the same, when the rotor 3 is displaced in the direction orthogonal to the rotor shaft 2 with respect to the case 5, the torsion coil spring 18 causes the rotor 3 to have the case 5, That is, a biasing force that is coaxial with the stator 4 acts. Therefore, when the external force in the direction orthogonal to the center line X1 does not act on the rotor 3, the torsion coil spring 18 connects the center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 to the same center line. Hold to match.
なお、本実施形態では、回転子3に永久磁石12を、固定子4にコイル10を設置したが、逆に回転子にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。 In the present embodiment, the permanent magnet 12 and the coil 10 are installed on the rotor 3 and the stator 4, respectively, but the coil may be installed on the rotor and the permanent magnet may be installed on the stator.
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
本発明の軸方向空隙型電動機は、固定子4のコイル10に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子4と回転子3との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子3を所定方向に回転させる。この回転により回転子3のロータ軸2に連結する図示しない被回転部材が回転する。 When the coil 10 of the stator 4 is energized, the axial gap type electric motor of the present invention generates a rotating magnetic field, and accordingly, a magnetic attractive force and a repulsive force between the stator 4 and the rotor 3. Thus, the rotor 3 is rotated in a predetermined direction. By this rotation, a rotation member (not shown) connected to the rotor shaft 2 of the rotor 3 rotates.
ロータ軸2を介して回転子3に被回転部材が連結される場合には、被回転部材に作用するロータ軸2の中心線X1に直交する方向の外力がロータ軸2を通じて回転子3にも作用することになる。ここで、前述したように、回転子3が固定子4(=ケース5)に対してロータ軸2の中心線X1に対して直交方向に摺動を可能とするベアリング13を備えているため、被回転部材からの外力に伴いロータ軸2が変位する場合、つまり、ケース5(固定子4)の中心線X2とロータ軸2(回転子3)の中心線X1が直交方向にズレが生じる(偏芯する)場合に、ベアリング13の作用により回転子3の固定子4に対する直交方向の摺動が許容され、回転子3は固定子4の中心線に対して偏芯した位置を中心として回転することができる。このため、ロータ軸2と被回転部材とを同軸的に連結する場合において、その中心線を一致させる精度の許容範囲を大きく設定することができる。したがって、ロータ軸2と被回転部材との間のロータ軸の直交方向での偏芯を許容するための手段として、例えばオルダムカップリングを設ける必要がなく、コストの削減、軽量化を図ることができる。 When the rotated member is connected to the rotor 3 via the rotor shaft 2, an external force acting on the rotated member in a direction perpendicular to the center line X 1 of the rotor shaft 2 is also applied to the rotor 3 through the rotor shaft 2. Will work. Here, as described above, the rotor 3 includes the bearing 13 that can slide in the direction orthogonal to the center line X1 of the rotor shaft 2 with respect to the stator 4 (= case 5). When the rotor shaft 2 is displaced by external force from the member to be rotated, that is, the center line X2 of the case 5 (stator 4) and the center line X1 of the rotor shaft 2 (rotor 3) are displaced in the orthogonal direction ( In the case of eccentricity), the bearing 13 allows the rotor 3 to slide in the direction perpendicular to the stator 4, and the rotor 3 rotates about a position eccentric with respect to the center line of the stator 4. can do. For this reason, when the rotor shaft 2 and the rotated member are connected coaxially, an allowable range of accuracy for matching the center lines can be set large. Therefore, it is not necessary to provide, for example, an Oldham coupling as a means for allowing eccentricity in the orthogonal direction of the rotor shaft between the rotor shaft 2 and the rotated member, thereby reducing cost and weight. it can.
また、回転子3のリング部材7に対してロータ軸2の中心線X1回りに相対回転可能に支持される支持部材15がケース5との間に環状空間5x1、5y1を区画し、支持部材15とケース5との間に捩りコイルバネ18で付勢された区画板17が介在する。このため、回転子3の中心線X1を固定子4の中心線X2から偏芯させようとする外力がロータ軸2に作用した場合に、この外力に抗して中心線X1、X2が一致するように復元するように捩りコイルバネ18の付勢力が作用する。このため、外力の減少に伴い回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同軸上に維持しやすくなる。 Further, the support member 15 supported so as to be relatively rotatable around the center line X1 of the rotor shaft 2 with respect to the ring member 7 of the rotor 3 defines an annular space 5x1, 5y1 between the case 5 and the support member 15 A partition plate 17 urged by a torsion coil spring 18 is interposed between the case 5 and the case 5. Therefore, when an external force that tries to decenter the center line X1 of the rotor 3 from the center line X2 of the stator 4 acts on the rotor shaft 2, the center lines X1 and X2 coincide with each other against the external force. Thus, the urging force of the torsion coil spring 18 acts so as to restore. For this reason, it becomes easy to maintain the center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 on the same axis as the external force decreases.
また、外力が作用しない場合や被回転部材が接続されていない場合には、捩りコイルバネ18を備えたので捩りコイルバネ18の作用により、回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同一とする調芯作用が生じ、同一中心線とすることができる。 Further, when an external force is not applied or when a member to be rotated is not connected, the torsion coil spring 18 is provided, so that the torsion coil spring 18 causes the center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 to Centering action is made the same, and the same center line can be obtained.
次に図4〜図6を用いて第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、回転子3が付勢手段17aを介してケース5(=固定子4)に支持されることにより、回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同一とする付勢力が作用する構成とした。これに対して本実施形態では、支持部材15と区画板17とケース5により区画された空間5ya〜5yd内を密閉状態となる構成として、この空間内に流体を供給、排出する構成を追加して、空間内の圧力を制御することで、常時、回転子3と固定子4との中心線X1、X2が同一中心線となることを目的とした実施形態である。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the rotor 3 is supported by the case 5 (= stator 4) via the biasing means 17a, so that the center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 are The same urging force is applied. On the other hand, in this embodiment, as a configuration in which the spaces 5ya to 5yd defined by the support member 15, the partition plate 17, and the case 5 are hermetically sealed, a configuration for supplying and discharging fluid into this space is added. In this embodiment, the center lines X1 and X2 of the rotor 3 and the stator 4 are always the same center line by controlling the pressure in the space.
なお、密閉される空間5ya〜5yd内には、それぞれ流体、例えば、空気、油やMR流体が供給、排出され、そのための給排口20が追加される。この給排口20は、環状空間5x1、5y1をさらに区画した空間5xa〜5xd、5ya〜5ydにそれぞれ設けても良いが、図1に示すように電動機部1aが軸方向に2列に配置される場合には、中心線X1方向に並列する空間5xa〜5xd及び5ya〜5ydとをそれぞれ連通する連通口19を仕切板5cに設けて、互いに連通する空間の一方に給排口20を設けるようにしてもよい。 In addition, fluids such as air, oil, and MR fluid are supplied and discharged in the sealed spaces 5ya to 5yd, respectively, and a supply / discharge port 20 for that purpose is added. The supply / discharge port 20 may be provided in each of the spaces 5xa to 5xd and 5ya to 5yd that further divide the annular spaces 5x1 and 5y1, but as shown in FIG. 1, the motor units 1a are arranged in two rows in the axial direction. In this case, the partition plate 5c is provided with a communication port 19 that communicates with the spaces 5xa to 5xd and 5ya to 5yd that are parallel in the direction of the center line X1, and the supply / discharge port 20 is provided in one of the spaces that communicate with each other. It may be.
本実施形態は、各区画板17の縁部にシールを設け、各空間5xa〜5xd、5ya〜5ydを密閉する。各空間5xa〜5xd、5ya〜5yd内の圧力を検出するセンサあるいは推定する手段を設け、この検出あるいは推定した圧力値をコントローラ30で読み込み、コントローラ30は、回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とが同一中心線となるように各空間内に供給する、あるいは排出する流体流量を制御するものである。 In the present embodiment, a seal is provided at the edge of each partition plate 17, and the spaces 5xa to 5xd and 5ya to 5yd are sealed. A sensor for detecting the pressure in each of the spaces 5xa to 5xd, 5ya to 5yd, or a means for estimating the pressure is provided, and the detected or estimated pressure value is read by the controller 30. The controller 30 reads the center line X1 of the rotor 3 and the stator. The flow rate of fluid to be supplied to or discharged from each space is controlled so that the center line X2 of 4 is the same center line.
図4は、本実施形態の油圧制御系の構成の一例を示す概略図であり、まず、各空間5xa〜5xd、5ya〜5yd内の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ20a〜20dを設ける。さらに各空間へ流体を供給するポンプ23を備え、このポンプ23からポンプ通路25を通じて作動油が各空間内の流体の出入りを制御する2位置制御弁21a〜21dに送られる。ポンプ通路25途中には各空間への流体の流量を制御する流量制御弁22a〜22dが備えられる。さらに各空間から排出された流体はリターン通路26を通じてタンク24に貯留される。検出された各空間の圧力に基づいて各2位置制御弁21a〜21d、各流量制御弁22a〜22d及びポンプ23の運転状態を制御し、回転子3の回転中心線と固定子4の中心線とが同一軸となるように制御するコントローラ30から構成される。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the hydraulic control system according to the present embodiment. First, pressure sensors 20a to 20d that respectively detect pressures in the spaces 5xa to 5xd and 5ya to 5yd are provided. Furthermore, the pump 23 which supplies a fluid to each space is provided, and hydraulic oil is sent from this pump 23 to the 2 position control valves 21a-21d which control the flow of the fluid in each space through the pump passage 25. In the middle of the pump passage 25, flow control valves 22a to 22d for controlling the flow rate of the fluid to each space are provided. Further, the fluid discharged from each space is stored in the tank 24 through the return passage 26. Based on the detected pressure in each space, the operation states of the two-position control valves 21a to 21d, the flow control valves 22a to 22d and the pump 23 are controlled, and the rotation center line of the rotor 3 and the center line of the stator 4 are controlled. And a controller 30 that controls the same axis.
なお、本実施形態では、回転子3に永久磁石を、固定子4にコイルを設置したが、逆に回転子3にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。 In this embodiment, the rotor 3 is provided with a permanent magnet and the stator 4 is provided with a coil, but conversely, the rotor 3 may be provided with a coil and the stator may be provided with a permanent magnet.
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
回転子3の中心線X1がケース5の中心線X2に対してロータ軸2の直交方向にズレる(偏芯する)ような外力が被回転部材を介して回転子3に作用している場合に、偏芯に伴う各空間5xa〜5xd、5ya〜5ydの圧力変化を圧力センサ20a〜20dの検出値により検出し、コントローラ30が回転子3と固定子4の同一中心線を維持するように制御する。具体的には、回転子3の変位により圧力が上昇した前記空間は外力により変形したと判断し、ポンプ23を稼動する。ポンプ23から吐出された作動油は、圧力差に応じて各空間が同一の容積となるように所定開度に制御された流量制御弁を通じて2位置制御弁に送られ、圧力が上昇した所定の空間内に供給される。 When an external force is applied to the rotor 3 via the rotated member such that the center line X1 of the rotor 3 is shifted (eccentric) in the direction perpendicular to the rotor shaft 2 with respect to the center line X2 of the case 5. The pressure change in each of the spaces 5xa to 5xd and 5ya to 5yd due to eccentricity is detected by the detection values of the pressure sensors 20a to 20d, and the controller 30 is controlled to maintain the same center line of the rotor 3 and the stator 4. To do. Specifically, it is determined that the space whose pressure has increased due to the displacement of the rotor 3 has been deformed by an external force, and the pump 23 is operated. The hydraulic oil discharged from the pump 23 is sent to the two-position control valve through a flow control valve that is controlled to a predetermined opening so that each space has the same volume according to the pressure difference. Supplied in the space.
このように、流体を所定の空間内に供給して圧力を上昇させて、回転子3の中心線X1の位置を固定子4の中心線X2と同一であった偏芯前に復帰させるようにする。なお、圧力を上昇させる所定の空間に対面する空間内の圧力を低減するようにするなど、各空間の圧力を制御して回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とが同一中心線となるように制御してもよい。 In this way, the fluid is supplied into the predetermined space to increase the pressure so that the position of the center line X1 of the rotor 3 is returned to the position before the eccentricity, which is the same as the center line X2 of the stator 4. To do. The center line X1 of the rotor 3 and the center line X2 of the stator 4 are the same by controlling the pressure in each space, such as reducing the pressure in the space facing the predetermined space where the pressure is increased. You may control so that it may become a centerline.
したがって、ロータ軸2が、例えば等速ジョイントを介して被回転体に接続するような、被回転体の位置が一意に決まらない場合であっても、回転子3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同一中心線とすることができる。また、ロータ軸2を被回転体に直接接続した場合において、被回転体に作用する外力によりロータ軸2、つまり回転子3の中心線X1と、固定子4の中心線X2とが偏芯した場合にもコントローラ30の圧力制御により、偏芯を補正し、回転体3の中心線X1と固定子4の中心線X2とを同一に制御することが可能となる。 Therefore, even if the position of the rotated body is not uniquely determined such that the rotor shaft 2 is connected to the rotated body via a constant velocity joint, for example, the center line X1 of the rotor 3 and the stator 4 The center line X2 can be the same center line. Further, when the rotor shaft 2 is directly connected to the rotated body, the rotor shaft 2, that is, the center line X 1 of the rotor 3 and the center line X 2 of the stator 4 are eccentric due to an external force acting on the rotated body. Even in this case, the eccentricity is corrected by the pressure control of the controller 30, and the center line X1 of the rotating body 3 and the center line X2 of the stator 4 can be controlled to be the same.
図7は第3の実施形態の構成を説明する断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the third embodiment.
第1の実施形態では、ケース5と、回転子3に接続する支持部材15との間を区画板17と付勢手段17aを用いて支持したが、この実施形態では、区画板17と付勢手段17aに代えて、流体を密閉した袋状の弾性部材25を支持部材15とケース5間の環状空間5x1、5y1に複数個配置したことを特徴とする。 In the first embodiment, the space between the case 5 and the support member 15 connected to the rotor 3 is supported by using the partition plate 17 and the biasing means 17a. However, in this embodiment, the partition plate 17 and the biasing member are biased. Instead of the means 17a, a plurality of bag-like elastic members 25 in which a fluid is sealed are arranged in the annular spaces 5x1 and 5y1 between the support member 15 and the case 5.
本実施形態の構成により、第1の実施形態と同様の効果を有するとともに、ボール状の弾性部材25を複数個、環状空間5x1、5y1に配置するのみのため、第1の実施形態に比して、構成が容易で、組み立てやすく、またコストの低減を図ることができる。 The configuration of this embodiment has the same effect as that of the first embodiment, and only a plurality of ball-like elastic members 25 are arranged in the annular spaces 5x1 and 5y1, and therefore, compared to the first embodiment. Thus, the configuration is easy, the assembly is easy, and the cost can be reduced.
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 軸方向空隙型電動機
1a 電動機部
2 ロータ軸
3 回転子
4 固定子
5 ケース
6 腕部
7 リング部材
8 ヨーク
9 ティース部
10 コイル
11 仕切板
12 永久磁石
13 ベアリング
14 空隙
15 支持部材
17 区画板
18 付勢手段
25 弾性部材
30 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial direction gap | interval motor 1a Motor part 2 Rotor shaft 3 Rotor 4 Stator 5 Case 6 Arm part 7 Ring member 8 Yoke 9 Teeth part 10 Coil 11 Partition plate 12 Permanent magnet 13 Bearing 14 Gap 15 Support member 17 Partition plate 18 Biasing means 25 Elastic member 30 Controller
Claims (5)
前記回転子の中心線方向に前記永久磁石またはコイルの一方に対向するように前記永久磁石またはコイルの他方を備えた固定子とを備え、
前記固定子が前記回転子の中心線方向に所定空隙を持って前記回転子に相対するように配置された電動機部を有する軸方向空隙型電動機において、
前記回転子と前記固定子とを内装し、前記固定子を固定するケースと、
前記ケースと前記回転子との間に、前記ケースの中心線に対する直交方向での前記回転子の摺動を許容するとともに、前記回転子の中心線回りの回転を可能とするベアリングと、
前記回転子の外周側に設けられるリング部材と、
前記リング部材の外周に前記リング部材と同軸かつ相対回転可能に配置される支持部材と、
前記ケース内面と前記支持部材との間に、前記回転子の中心線に直交する方向に付勢力を生じ、前記回転子の中心線と前記固定子の中心線とを同一中心線となるように付勢する付勢手段と、
を備えたことを特徴とする軸方向空隙型電動機。 A rotor in which one of permanent magnets or coils is installed at a predetermined interval in the circumferential direction;
A stator provided with the other of the permanent magnet or the coil so as to face one of the permanent magnet or the coil in the direction of the center line of the rotor,
In the axial gap type electric motor having an electric motor portion arranged so that the stator has a predetermined gap in the direction of the center line of the rotor and faces the rotor,
A case in which the rotor and the stator are internally provided, and the stator is fixed;
A bearing that allows sliding of the rotor in a direction orthogonal to the center line of the case between the case and the rotor, and enables rotation around the center line of the rotor;
A ring member provided on the outer peripheral side of the rotor;
A support member arranged coaxially with the ring member and rotatably relative to the outer periphery of the ring member;
An urging force is generated between the inner surface of the case and the support member in a direction perpendicular to the center line of the rotor so that the center line of the rotor and the center line of the stator become the same center line. A biasing means for biasing;
An axial gap type electric motor characterized by comprising:
前記付勢手段は、この区画板を前記ケースに弾性的に押圧接触することを特徴とする請求項1に記載の軸方向空隙型電動機。 An annular space partitioned between the support member and the case is partitioned into a plurality of spaces in the circumferential direction of the rotation shaft, and a partition plate provided swingably on the support member is provided.
2. The axial gap type electric motor according to claim 1, wherein the urging means elastically presses and contacts the partition plate to the case.
前記各空間内に流体を供給あるいは排出する手段と、
前記各空間内の圧力を検出または推定する手段と、
前記回転子の中心線と前記固定子の中心線との直交方向のズレに伴う前記各空間内の圧力変化に基づいて、前記回転子の中心線と前記固定子の中心線との軸芯のズレを補正するように前記各空間内の圧力を制御するコントローラとを備えることを特徴とする請求項2に記載の軸方向空隙型電動機。 Each of the spaces is held in a sealed state,
Means for supplying or discharging fluid in each space;
Means for detecting or estimating the pressure in each space;
Based on the pressure change in each space due to the deviation in the orthogonal direction between the center line of the rotor and the center line of the stator, the axial center of the center line of the rotor and the center line of the stator The axial gap type electric motor according to claim 2, further comprising a controller that controls a pressure in each space so as to correct a deviation.
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