旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]公開的實施方式涉及可變磁場型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I中記載了一種電動機(jī)，該電動機(jī)在低旋轉(zhuǎn)域能夠得到高轉(zhuǎn)矩，并且能夠旋轉(zhuǎn)到高旋轉(zhuǎn)域。該電動機(jī)具備:轉(zhuǎn)子，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子成為一體地旋轉(zhuǎn)；以及轉(zhuǎn)子相位控制機(jī)構(gòu)，其對外轉(zhuǎn)子相對于內(nèi)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相位進(jìn)行變更。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本特開第2004-072978號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]在上述以往技術(shù)中，存在這樣的問題:由于對旋轉(zhuǎn)方向的相位進(jìn)行變更的轉(zhuǎn)子相位控制機(jī)構(gòu)被附加于轉(zhuǎn)子，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
[0008]本發(fā)明正是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于，提供能夠簡化結(jié)構(gòu)的可變磁場型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可應(yīng)用一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其是使磁場磁通變化的可變磁場型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有:定子，其具備定子繞組和定子鐵心;和轉(zhuǎn)子，其具備被支承成旋轉(zhuǎn)自如的軸、以能夠相對旋轉(zhuǎn)的方式被安裝于上述軸的轉(zhuǎn)子鐵心、以及設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵心的多個第一永磁體，上述轉(zhuǎn)子鐵心借助于上述第一永磁體的磁引力相對于上述軸被保持在規(guī)定的角度位置，并且上述轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成為:隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，與上述軸的相對角度克服上述磁引力而增大，并且上述轉(zhuǎn)子鐵心的軸向長度與上述定子鐵心實質(zhì)上相等。
[0011]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可應(yīng)用一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其是使磁場磁通變化的可變磁場型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有:定子，其具備定子繞組和定子鐵心;轉(zhuǎn)子，其具備被支承成旋轉(zhuǎn)自如的軸、以能夠相對旋轉(zhuǎn)的方式被安裝于上述軸并且軸向長度與上述定子鐵心實質(zhì)上相等的轉(zhuǎn)子鐵心、以及設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵心的多個永磁體；以及將上述軸和上述轉(zhuǎn)子鐵心以如下方式可相對旋轉(zhuǎn)地連結(jié)起來的單元:借助于上述永磁體的磁引力將上述轉(zhuǎn)子鐵心相對于上述軸保持在規(guī)定的角度位置，并且隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，上述軸與上述轉(zhuǎn)子鐵心的相對角度克服上述磁引力而增大。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，無需用于使磁場磁通變化的轉(zhuǎn)子相位控制機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅地簡化結(jié)構(gòu)的可變磁場型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出第一實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖。
[0015]圖2是示出旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的徑向剖視圖。
[0016]圖3是示出轉(zhuǎn)子和軸側(cè)永磁體的結(jié)構(gòu)的徑向剖視圖。
[0017]圖4是示出圓筒部件和負(fù)載側(cè)側(cè)板的結(jié)構(gòu)的徑向剖視圖。
[0018]圖5是示出負(fù)載側(cè)側(cè)板的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0019]圖6是用于說明磁場磁通根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的原理的說明圖。
[0020]圖7是用于說明磁場磁通根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的原理的說明圖。
[0021]圖8是用于說明磁場磁通根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的原理的說明圖。
[0022]圖9是示出第一實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、第一比較例的電動機(jī)和第二比較例的電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。
[0023]圖10是示出第一實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、第一比較例的電動機(jī)和第二比較例的電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與效率的關(guān)系的圖表。
[0024]圖11是示出在突起部相互間配置彈性體的變形例的圓筒部件和負(fù)載側(cè)側(cè)板的結(jié)構(gòu)的徑向剖視圖。
[0025]圖12是示出將旋轉(zhuǎn)位置被檢測器配置于負(fù)載相反側(cè)側(cè)板的變形例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖。
[0026]圖13是示出第二實施方式的轉(zhuǎn)子和軸的結(jié)構(gòu)的徑向剖視圖。
[0027]圖14是用于說明磁場磁通根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的原理的說明圖。
[0028]圖15是用于說明磁場磁通根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的原理的說明圖。
【具體實施方式】
[0029]下面，參照附圖對實施方式進(jìn)行說明。
[0030]〈1.第一實施方式〉
[0031 ]首先，對第一實施方式進(jìn)行說明。
[0032](1-1.旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu))
[0033]首先，參照圖1至圖5對本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。另外，圖1至圖5中所示的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各結(jié)構(gòu)的狀態(tài)對應(yīng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩小的情況。
[0034]如圖1至圖5所示，本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)I具有大致圓筒狀的定子2和具備軸10的轉(zhuǎn)子3。
[0035]旋轉(zhuǎn)電機(jī)I在該示例中是轉(zhuǎn)子3配置在定子2的內(nèi)部的所謂的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的馬達(dá)。此夕卜，旋轉(zhuǎn)電機(jī)I是使磁場磁通變化的可變磁場型的馬達(dá)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)I不具有用于使軸10與轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)子鐵心20(后述)的相對角度變化(增大)的轉(zhuǎn)子相位控制機(jī)構(gòu)。
[0036]定子2被固定于大致圓筒狀的框架4的內(nèi)周。在框架4的軸向負(fù)載側(cè)(圖1中的右側(cè))設(shè)置有負(fù)載側(cè)支架11。在框架4的軸向負(fù)載相反側(cè)(圖1中的左側(cè))，負(fù)載相反側(cè)支架13借助于未圖示的螺栓被固定于框架4。此外，定子2具有多個(在圖示的示例中是12個)定子鐵心5和與定子鐵心5同數(shù)量的定子繞組7。
[0037]另外，在本說明書中“負(fù)載側(cè)”是指旋轉(zhuǎn)電機(jī)I的旋轉(zhuǎn)力輸出側(cè)、即在該示例中是軸10突出的方向(圖1中的右側(cè))，“負(fù)載相反側(cè)”是指旋轉(zhuǎn)力輸出側(cè)的相反側(cè)、即在該示例中是旋轉(zhuǎn)位置檢測部18相對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)I配置的方向(圖1中的左側(cè))。
[0038]多個定子鐵心5沿圓周方向被固定于框架4的內(nèi)周。各定子鐵心5借助于螺栓BI被固定于負(fù)載側(cè)支架11的軸向內(nèi)側(cè)的表面。螺栓BI從定子鐵心5的軸向負(fù)載相反側(cè)貫通定子鐵心5并螺合于負(fù)載側(cè)支架U。此外，各定子鐵心5具備:大致圓弧狀的磁軛部51;以及從磁軛部51向內(nèi)周側(cè)突出的齒部52。
[0039]各定子繞組7被安裝于各定子鐵心5的齒部52。
[0040]轉(zhuǎn)子3以與定子2的內(nèi)周面沿徑向隔開磁空隙對置的方式配置在定子2的內(nèi)部。轉(zhuǎn)子3具備:大致圓筒狀的轉(zhuǎn)子鐵心20;軸10，其以同軸的方式配置在轉(zhuǎn)子鐵心20的內(nèi)部；以及多個(在圖示的示例中是10個)永磁體21(相當(dāng)于第一永磁體的一個示例。下面，適當(dāng)?shù)胤Q為“轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21”)。軸10在定子2的徑向內(nèi)側(cè)被支承成繞沿軸向(圖1中左右方向)延伸的軸心k旋轉(zhuǎn)自如。另外，在各圖中永磁體21的施有陰影線的一側(cè)是N極側(cè)，其相反側(cè)是S極側(cè)。
[0041]轉(zhuǎn)子鐵心20的軸向長度形成得與定子鐵心5實質(zhì)上相等。此外，轉(zhuǎn)子鐵心20被安裝于后述的多個永磁體8的外周，能夠相對于定子2繞軸心k旋轉(zhuǎn)，并且能夠相對于軸10、后述的圓筒部件6和多個永磁體8繞軸心k相對旋轉(zhuǎn)。另外，如后面所述，多個永磁體8被連結(jié)于軸10，因此，也可以說，轉(zhuǎn)子鐵心20以能夠相對旋轉(zhuǎn)的方式安裝于軸10。
[0042]多個轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21配置在轉(zhuǎn)子鐵心20的內(nèi)部，并與轉(zhuǎn)子鐵心20的旋轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn)。即，轉(zhuǎn)子3作為多個轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21被埋入于轉(zhuǎn)子鐵心20中而成的所謂的IPM(InternalPermanent Magnet:內(nèi)永磁體)型的馬達(dá)而構(gòu)成。此外，多個轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21以沿旋轉(zhuǎn)方向相鄰的轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21的相同磁極彼此(N極彼此或S極彼此)相互對置的方式呈以軸心k為中心的放射狀配置在轉(zhuǎn)子鐵心20的內(nèi)部(所謂的I字形配置)。
[0043]此外，在轉(zhuǎn)子鐵心20中，利用多個轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21在該轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21的彼此之間構(gòu)成有磁極部20a。
[0044]圓筒部件6以與軸10同軸的方式被固定于軸10的外周的與轉(zhuǎn)子鐵心20沿徑向?qū)χ玫奈恢谩A筒部件6與軸10的旋轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn)。在該圓筒部件6的外周的與轉(zhuǎn)子鐵心20沿徑向?qū)χ玫闹虚g部6b，以沿旋轉(zhuǎn)方向極性交替地不同(N極—S極—N極—S極—...)的方式等間隔地設(shè)置有與構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心20的多個磁極部20a同數(shù)量的永磁體8(相當(dāng)于第二永磁體的一個示例。下面適當(dāng)?shù)胤Q為“軸側(cè)永磁體8”)。另外，在各圖中永磁體8的施有陰影線的一側(cè)是N極側(cè)，其相反側(cè)是S極側(cè)。
[0045]上述轉(zhuǎn)子鐵心20在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小時借助于轉(zhuǎn)子側(cè)永磁體21的磁引力相對于軸10被保持在規(guī)定的角度位置。具體而言，轉(zhuǎn)子鐵心20在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小時相對于軸10，在極性彼此不同的磁極部20a與軸側(cè)永磁體8沿徑向正對的角度位置借助于它們的磁引力被保持。并且，轉(zhuǎn)子鐵心20構(gòu)成為:隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，與軸10的相對角度克服磁引力而增大(具體后述)。由此，能夠根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，利用與磁引力的平衡使磁場磁通變化(具體后述)。
[0046]此外，在圓筒部件6的外周的軸向負(fù)載側(cè)的端部和負(fù)載相反側(cè)的端部，分別以與軸10同軸的方式安裝有側(cè)板15(下面，適當(dāng)?shù)胤Q為“負(fù)載側(cè)側(cè)板15”)和側(cè)板16(下面，適當(dāng)?shù)胤Q為“負(fù)載相反側(cè)側(cè)板16”)。
[0047]負(fù)載側(cè)側(cè)板15被固定于轉(zhuǎn)子鐵心20的軸向負(fù)載側(cè)的端部，并借助于外圈嵌合于負(fù)載側(cè)支架11的負(fù)載側(cè)軸承