專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機等。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機中，存在下述這樣的旋轉(zhuǎn)電機將埋入磁鐵結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的磁極部沿軸向分割成三部分，并使它們相對轉(zhuǎn)動，由此使轉(zhuǎn)子的磁場強度變化(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。 在專利文獻(xiàn)I的圖I中，示出了一種旋轉(zhuǎn)電機，其中，磁極部沿軸向被分割成三部分，具有在軸上固定的兩側(cè)的磁極部和相對于所述磁極部相對轉(zhuǎn)動的中央的磁極部，在各個磁極部裝配有永久磁鐵。在負(fù)載相反側(cè)支架的軸承部設(shè)有液壓控制部，對設(shè)在進行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部的液壓機構(gòu)提供給液壓，從而能夠使磁場強度變化。這樣，通過使轉(zhuǎn)子的磁場強度變化，從而專利文獻(xiàn)I的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機能夠?qū)崿F(xiàn)可變速范圍的擴大和更高效率的運轉(zhuǎn)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-074975號公報可是，為了進一步推進廣范圍高效率的運轉(zhuǎn)，在實現(xiàn)可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機的最大效率矢量控制時，特別需要正確地控制運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的磁場強度。由于通過利用液壓使兩組勵磁磁極部的相對角度變化來決定磁場強度，因此，需要反饋相對角度來進行液壓控制。在上述旋轉(zhuǎn)電機中，雖然在軸的端部安裝有編碼器來作為檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的構(gòu)件，但沒有直接檢測兩組勵磁磁極部的相對角度。因此，進行液壓控制來將兩組勵磁磁極部的相對角度精密地調(diào)整為目標(biāo)值是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機，其不需要反饋控制和用于反饋控制的相對角度檢測，能夠?qū)山M勵磁磁極部的相對角度直接正確地調(diào)整為目標(biāo)值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更廣范圍更高效率的運轉(zhuǎn)。為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，應(yīng)用了一種旋轉(zhuǎn)電機，所述旋轉(zhuǎn)電機具有:定子，其設(shè)置有定子繞組和定子鐵心；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的設(shè)置有勵磁用磁鐵的多個磁極部被分成兩組而相對轉(zhuǎn)動；以及使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動的機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，所述機構(gòu)具有與對相對于軸轉(zhuǎn)動的磁極部進行支承的部件螺紋嵌合、并能夠在軸的外側(cè)沿軸向移動自如的部件；進給螺紋機構(gòu)，其用于使所述沿軸向移動自如的部材沿軸向移動；
軸承，其連結(jié)所述進給螺紋機構(gòu)和與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的部件；以及控制馬達(dá)，其使所述進給螺紋機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機，其能夠通過正確地調(diào)整兩組勵磁磁極部的相對角度，實現(xiàn)更廣范圍更高效率的運轉(zhuǎn)。


圖I是本發(fā)明的第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的軸向剖視圖。圖2是第I實施方式的中央勵磁磁極部的旋轉(zhuǎn)電機的徑向剖視圖。
圖3是可變磁場的原理說明圖。圖4是使中央勵磁磁極部轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖5是示出轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖。圖6是示出控制馬達(dá)的安裝的說明圖。圖7是感測磁體的說明圖。圖8是兩組勵磁磁極部的相對角度與磁場強度的特性圖。圖9是本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的最大效率矢量控制時的控制數(shù)值映射測量示例。圖10是再現(xiàn)最大效率矢量控制的映射控制的說明圖。圖11是本發(fā)明的第2實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的軸向剖視圖。圖12是第2實施方式的負(fù)載相反側(cè)側(cè)視圖。標(biāo)號說明10 :定子；11:螺栓；12 :定子繞組；13 :定子鐵心；14 :螺栓；15:0 形環(huán)；16 :負(fù)載側(cè)支架；17 :框架；18 :負(fù)載側(cè)軸承；19 :負(fù)載相反側(cè)軸承；20 :感測磁體；21 :接線部；22 :軸承罩；23 :潤輪；24 :罩；25 :旋轉(zhuǎn)位置檢測部；26 :軸承；27 :蝸桿；28 :銷保持器；29 :螺母；
30 :轉(zhuǎn)子；31 :負(fù)載側(cè)板；32 :樞轂；33 :負(fù)載相反側(cè)板；34 :軸；35 :螺栓；36 :銷； 37 :滑動件；38 :轉(zhuǎn)子鐵心；39 :永久磁鐵；40 :可動軸承；41:固定軸承；42 :進給外螺紋；43 :進給內(nèi)螺紋；44 :軸承保持器；45 :螺栓；46 :負(fù)載側(cè)勵磁磁極部；47 :中央勵磁磁極部；48 :負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部；49 :控制馬達(dá)；50 :定子；51 :螺母；52 :螺母；55 0 形環(huán)；56 :負(fù)載側(cè)支架；57 :框架；58 :負(fù)載側(cè)軸承；59 :軸承；60 :感測磁體；62 :軸承罩；63 :潤輪；64 :罩；65 :旋轉(zhuǎn)位置檢測部；66 :負(fù)載相反側(cè)支架；67 :小齒輪；68 :銷保持器；69 :螺母；7O:轉(zhuǎn)子；71 :負(fù)載側(cè)板；
72 :樞轂；73 :負(fù)載相反側(cè)板；74 :軸； 76 :銷；77 :滑動件；80 :可動軸承；81:固定軸承；82 :進給外螺紋；83:進給內(nèi)螺紋；84:馬達(dá)保持器；85 :螺栓；86 :負(fù)載側(cè)勵磁磁極部；87 :中央勵磁磁極部；88 :負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部；89 :控制馬達(dá)。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。并且，通過對相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的標(biāo)號，來適當(dāng)省略重復(fù)的說明。<第I實施方式>首先，參照圖I對本發(fā)明的第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的結(jié)構(gòu)進行說明。圖I是用于車輛驅(qū)動用電動機或發(fā)電機的、本發(fā)明的第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的軸向剖視圖。如圖I所示，本實施方式的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機具有設(shè)置有定子繞組12和定子鐵心13的定子10 ;轉(zhuǎn)子30，該轉(zhuǎn)子30的設(shè)置有勵磁用磁鐵的多個磁極部被分成兩組而相對轉(zhuǎn)動；使兩組磁極部在轉(zhuǎn)子內(nèi)部相對轉(zhuǎn)動的機構(gòu)；設(shè)在框架17的負(fù)載相反側(cè)的外部并使所述機構(gòu)動作的控制馬達(dá)49 (參照圖6);設(shè)于轉(zhuǎn)子的負(fù)載相反側(cè)側(cè)面的感測磁體20 ;以及與所述感測磁體對置地設(shè)置的旋轉(zhuǎn)位置檢測部25。定子繞組12裝配于定子鐵心13，定子鐵心13通過定子緊固螺栓14緊固于負(fù)載側(cè)支架16，框架17通過螺栓11緊固于負(fù)載側(cè)支架16。轉(zhuǎn)子30通過設(shè)置于轉(zhuǎn)子軸34的負(fù)載側(cè)軸承18和負(fù)載相反側(cè)軸承19被保持成旋轉(zhuǎn)自如，通過設(shè)置于負(fù)載相反側(cè)支架17的旋轉(zhuǎn)位置檢測器25來檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。轉(zhuǎn)子30的勵磁磁極部為這樣的結(jié)構(gòu)其沿軸向被分割成3部分，利用控制馬達(dá)使中央勵磁磁極部47相對于在軸上固定的負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48轉(zhuǎn)動。當(dāng)控制馬達(dá)使蝸桿27旋轉(zhuǎn)時，渦輪23旋轉(zhuǎn)，進給外螺紋42相對于進給內(nèi)螺紋43沿軸向移動。在進給外螺紋42的負(fù)載側(cè)端部裝配有可動軸承36，可動軸承40 —邊切斷轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，一邊使銷保持器28與銷36沿軸向移動。銷36使軸的外側(cè)的滑動件37沿軸向移動，滑動件的外側(cè)通過螺旋花鍵與樞轂32卡合，因此，如果滑動件37沿軸向移動，則樞轂32和與樞轂32卡合的中央勵磁磁極部47相對于在軸上固定的負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48轉(zhuǎn)動。負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48通過螺栓35固定于軸34。在樞轂32的兩側(cè)安裝有0形環(huán)15，防止被填充于所述機構(gòu)的潤滑脂飛散。進給外螺紋42和進給內(nèi)螺紋43進行了梯形螺紋加工。渦輪23被軸承26支承為旋轉(zhuǎn)自如。進給外螺紋42具有六角孔，與渦輪23的六角軸卡合，因此，進給外螺紋42以能夠沿軸向移動的方式傳遞旋轉(zhuǎn)。對于裝配于進給外螺紋42的可動軸承40，以面對面的方式采用兩個角接觸軸承，利用螺栓45將可動軸承40與軸承保持器44固定在一起。對于裝配于進給內(nèi)螺紋43的固定軸承41，也以面對面的方式采用兩個角接觸軸 承，并利用螺母29對固定軸承41進行固定。圖2是本實施方式的中央勵磁磁極部的旋轉(zhuǎn)電機的徑向剖視圖。如圖2所示，定子10構(gòu)成為，將作為空芯線圈的定子繞組12分別裝配于被分割成12個的定子鐵心13。在沿軸向分割成三部分的各個勵磁磁極部中，將永久磁鐵36以磁化方向面對或背對的方式裝配于設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心38的呈大致V字形狀的永久磁鐵裝配孔，構(gòu)成10極的磁極。圖3是可變磁場的原理說明圖。圖3的(a)所示的狀態(tài)是中央勵磁磁極部47右轉(zhuǎn)到頭的狀態(tài)，中央勵磁磁極部47與負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48并列磁極，從而成為磁場最強的狀態(tài)。圖3的(b)所示的狀態(tài)是中央勵磁磁極部47左轉(zhuǎn)到頭的狀態(tài)，由于中央勵磁磁極部47相對于負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48相對大幅地進行轉(zhuǎn)動，因此成為了磁極彼此抵消而使定子繞組交鏈的磁場最弱的狀態(tài)。通過使控制馬達(dá)動作，能夠隨意調(diào)整從圖3的(a)至圖3的(b)之間的狀態(tài)，從而能夠使磁場強度變化。圖4是使中央勵磁磁極部轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)的說明圖。在軸34上，除了供銷36貫穿的槽部34b之外，還設(shè)有方形花鍵部34a，該方形花鍵部34a與滑動件37卡合。由于滑動件37的外側(cè)通過螺旋花鍵與樞轂32卡合，因此，當(dāng)使滑動件沿軸向移動時，能夠使樞轂32和與該樞轂32卡合的中央勵磁磁極部47相對于在軸上固定的負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48進行轉(zhuǎn)動。利用銷36使滑動件37沿軸向移動。在軸34設(shè)有能夠供銷36沿軸向移動的范圍的長孔34b。在軸的方形花鍵部34a設(shè)有用于固定負(fù)載側(cè)勵磁磁極部46和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部48的螺栓孔34c。圖5是示出轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖。相對于圖I所示的、使滑動件37向負(fù)載側(cè)移動來減弱磁場的狀態(tài)，本圖示出了使滑動件向負(fù)載相反側(cè)移動來增強磁場的狀態(tài)。對滑動件37與樞轂32卡合的螺旋花鍵進行了下述研究通過形成相對于圓周方向近似垂直的導(dǎo)程角，能夠以較小的軸向推力產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩，相反，即使較大的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩或驅(qū)動轉(zhuǎn)矩進行作用，也不易對軸向推力產(chǎn)生作用。由于將固定軸承41固定于軸上，因此，不存在由控制馬達(dá)產(chǎn)生的軸向推力作用至轉(zhuǎn)子的負(fù)載側(cè)軸承18和負(fù)載相反側(cè)軸承19而導(dǎo)致軸承的壽命降低的情況。另外，由于將可動軸承40和固定軸承41設(shè)置在軸的內(nèi)側(cè)，所以能夠使本實施例的旋轉(zhuǎn)電機的軸向長度構(gòu)成得較小。圖6是示出控制馬達(dá)的安裝的說明圖。控制馬達(dá)49的旋轉(zhuǎn)速度通過由蝸桿27和渦輪23構(gòu)成的蝸輪減速器進行減速，使圖5所示的進給外螺紋42旋轉(zhuǎn)。由于控制馬達(dá)49以使旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)電機的軸成直角的方式進行安裝，因此能夠?qū)⒈緦嵤├男D(zhuǎn)電機的軸向構(gòu)成為小型。圖7是感測磁體的說明圖。感測磁體20是將耐熱性較高的樹脂作為原材料的永久磁鐵，與轉(zhuǎn)子的勵磁磁極數(shù)量相同的磁極被磁化。如圖5所示，感測磁體20的磁極與兩側(cè)的勵磁磁極部對應(yīng)地裝配于負(fù)載相反側(cè)板33的側(cè)面，因此，如果檢測感測磁體20的磁極位置，則能夠檢測出兩側(cè)的勵磁磁極部的磁極位置。中央的勵磁磁極部設(shè)置成，通過沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動來使兩組勵磁磁極部的相 對角度變小。為了實現(xiàn)用于車輛驅(qū)動用電動機或發(fā)電機的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機的最大效率矢量控制，如后面所示，在較小轉(zhuǎn)矩指令狀態(tài)下要求增大相對角度，在較大轉(zhuǎn)矩指令狀態(tài)下要求減小相對角度。例如，如果圖3示出的是車輛驅(qū)動用旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子右轉(zhuǎn)地以電動機狀態(tài)進行運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，則在近似無負(fù)載的較小轉(zhuǎn)矩指令狀態(tài)下，兩組勵磁磁極部的N極和S極互相吸弓丨，控制馬達(dá)由于較小的轉(zhuǎn)矩而能夠接近圖3的(b)所示的兩組勵磁磁極部的相對角度較大的狀態(tài)。在需要加速的較大轉(zhuǎn)矩指令狀態(tài)下，能夠轉(zhuǎn)動的中央勵磁磁極部47被定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁力吸引，因此，相應(yīng)地，控制馬達(dá)由于較小的轉(zhuǎn)矩而能夠接近圖3的(a)所示的兩組勵磁磁極部的相對角度較小的狀態(tài)。圖8是兩組勵磁磁極部的相對角度和磁場強度的特性圖。如果將兩組勵磁磁極部并列的磁場最強的狀態(tài)下的感應(yīng)電壓常數(shù)的大小設(shè)為100%，并將兩組勵磁磁極部發(fā)生了相對轉(zhuǎn)動后的狀態(tài)下的感應(yīng)電壓常數(shù)的比例稱作磁場率，則磁場率a相對于兩組勵磁磁極部的相對角度0的特性如圖8所示。示出了通過使兩組勵磁磁極部的相對角度0從0°變化至120°，磁場率a能夠從100%變化至30%。圖9是本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的最大效率矢量控制時的控制數(shù)值映射(map)測量示例。分別將旋轉(zhuǎn)速度和輸出比例作為橫軸和縱軸，Ca)示出磁場率，(b)示出了對與兩組勵磁磁極部綜合構(gòu)成的磁極位置相對應(yīng)的定子繞組通電的3相電流的電流相位角。電流的相位角越大，就越使得定子相對于轉(zhuǎn)子的磁極產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁力提前，并且使得磁場削弱力增強。如圖9所示,例如在16000rev/min、70%輸出時,調(diào)整兩組勵磁磁極部的相對角度以使磁場率成為69%，如果以78°的電流相位角進行通電，則本實施例的旋轉(zhuǎn)電機的效率最大。根據(jù)該映射圖，明顯可知下面的內(nèi)容。為了使可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機效率最大，只要進行如下控制即可相對于旋轉(zhuǎn)速度來說，旋轉(zhuǎn)速度越快則磁場率越小，相對于輸出的大小來說，輸出越小則磁場率越小，并且，相對于旋轉(zhuǎn)速度來說，旋轉(zhuǎn)速度越快則電流的相位角越大，相對于輸出的大小來說，輸出越大則電流的相位角越大。
圖10是再現(xiàn)最大效率矢量控制的映射控制的說明圖。在車輛驅(qū)動用可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機的實際控制中，為了方便起見，將輸出置換為轉(zhuǎn)矩指令進行映射控制。使油門踏板的踏下量的大小與轉(zhuǎn)矩指令的大小對應(yīng)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度N和轉(zhuǎn)矩指令T讀出磁場率a、電流的相位角0以及電流I，將其作為目標(biāo)值，并利用反饋控制在設(shè)定的誤差以內(nèi)實現(xiàn)。具體來說，如果旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度位于Nm與Nm+1之間，且轉(zhuǎn)矩指令位于Tn與Tn+1之間,貝U從Dmn的位置讀出數(shù)據(jù)。Dmn存儲著磁場率a mn、電流的相位角Pmn以及電流Imn這三個數(shù)據(jù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度下降至Nm-I與Nm之間時，從Dm-In的位置讀出數(shù)據(jù)。對 于旋轉(zhuǎn)電機運轉(zhuǎn)的所有旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩指令，準(zhǔn)備控制用的數(shù)據(jù)。<第2實施方式>以上，對本發(fā)明的第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機進行了說明。接下來，參照圖11對本發(fā)明的第2實施方式的旋轉(zhuǎn)電機進行說明。圖11是用于車輛驅(qū)動用電動機或發(fā)電機的、本發(fā)明的第2實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的軸向剖視圖。第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機為沿軸向小型的結(jié)構(gòu)，與此相對，第2實施方式的旋轉(zhuǎn)電機適于沿徑向形成小型的結(jié)構(gòu)。作為車輛驅(qū)動用電動機或發(fā)電機，為了能夠應(yīng)對裝載形狀的要求，準(zhǔn)備了沿軸向小型的結(jié)構(gòu)和沿徑向小型的結(jié)構(gòu)。如圖11所示，該第2實施方式的旋轉(zhuǎn)電機在將用于使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動的進給螺紋機構(gòu)設(shè)置在軸的外部這一點上，與第I實施方式的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機不同，其他結(jié)構(gòu)構(gòu)成為相同。因此，以下，為了便于說明，適當(dāng)省略重復(fù)的說明，以與第I實施方式的不同點為中心進行說明。在本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機中，由進給外螺紋82和進給內(nèi)螺紋83構(gòu)成的進給螺紋機構(gòu)被設(shè)置在軸的負(fù)載相反側(cè)外部。另外，控制馬達(dá)設(shè)置成使旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子的軸平行，并使輸出軸朝向旋轉(zhuǎn)電機的負(fù)載相反側(cè)。在控制馬達(dá)的輸出軸安裝有小齒輪67，對渦輪63減速進行驅(qū)動。當(dāng)渦輪63旋轉(zhuǎn)時，進給外螺紋82相對于進給內(nèi)螺紋83沿軸向移動。在進給外螺紋82的負(fù)載側(cè)端部裝配有可動軸承80，可動軸承80—邊切斷轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，一邊使銷保持器68與銷76沿軸向移動。以下，與第I實施方式的旋轉(zhuǎn)電機同樣，銷76使軸的外側(cè)的滑動件77沿軸向移動，從而使樞轂72和與該樞轂72卡合的中央勵磁磁極部87相對于在軸上固定的負(fù)載側(cè)勵磁磁極部86和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部88轉(zhuǎn)動。負(fù)載側(cè)勵磁磁極部86和負(fù)載相反側(cè)勵磁磁極部88被卡合固定于軸74。在樞轂32的兩側(cè)裝配有0形環(huán)15，防止被填充于所述機構(gòu)的潤滑脂飛散。進給外螺紋82具有六角孔，與渦輪63的六角軸卡合，因此，進給外螺紋42以能夠沿軸向移動的方式傳遞旋轉(zhuǎn)。對于裝配于進給外螺紋82的可動軸承80，以面對面的方式采用兩個角接觸軸承，利用螺母51對可動軸承80進行固定。對于裝配于進給內(nèi)螺紋83的固定軸承81，也以面對面的方式采用兩個角接觸軸承，所述固定軸承81被負(fù)載相反側(cè)支架66夾持固定。固定軸承81兼作轉(zhuǎn)子的負(fù)載相反側(cè)軸承。圖12是本實施方式的負(fù)載相反側(cè)側(cè)視圖。如圖12所示，控制馬達(dá)89安裝在轉(zhuǎn)子軸的上方，通過使小齒輪67旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動渦輪63。由小齒輪67和渦輪63構(gòu)成的減速器通過潤滑脂進行潤滑，為了保護減速器，設(shè)置有罩64。如以上所說明那樣，本實施方式的可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機能夠通過利用控制馬達(dá)正確地調(diào)整兩組勵磁磁極部的相對角度來實現(xiàn)更廣范圍更高效率的運轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)④囕v驅(qū)動用可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機的耗電率降低至現(xiàn)有值以下。以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明。但是，如果是所謂的本領(lǐng)域人員，能夠在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)根據(jù)上述實施方式進行適當(dāng)變更，另外，也能夠?qū)⑸鲜鰧嵤┓绞胶妥兏姆椒ㄟM行適當(dāng)組合來加以利用。即，即使是實施了這樣的變更等的技術(shù)，當(dāng)然也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。例如，在上述實施方式中，用于使磁場可變的控制馬達(dá)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機的負(fù)載相反側(cè)，但也存在下述情況將控制馬達(dá)設(shè)置在軸的負(fù)載側(cè)，將用于使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動的·軸向推力部件設(shè)置在軸的負(fù)載側(cè)端部。由于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機能夠進行廣范圍高效率的運轉(zhuǎn)，因此，不限于車輛驅(qū)動用，還能夠應(yīng)用于以工作機主軸用為首的其他一般工業(yè)用旋轉(zhuǎn)電機的用途。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機具有 定子，其設(shè)置有定子繞組和定子鐵心； 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的設(shè)置有勵磁用磁鐵的多個磁極部被分成兩組而相對轉(zhuǎn)動；以及 使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動的機構(gòu)， 所述旋轉(zhuǎn)電機的特征在于， 所述機構(gòu)具有 與對相對于軸轉(zhuǎn)動的磁極部進行支承的部件螺紋嵌合、并能夠在軸的外側(cè)沿軸向移動自如的部件； 進給螺紋機構(gòu)，其用于使所述沿軸向移動自如的部材沿軸向移動； 軸承，其連結(jié)所述進給螺紋機構(gòu)和與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的部件；以及 控制馬達(dá)，其使所述進給螺紋機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 通過使所述控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，來使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 連結(jié)與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的部件和所述進給螺紋機構(gòu)的軸承是角接觸軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 連結(jié)與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的部件和所述進給螺紋機構(gòu)的軸承有兩組，一組被固定于所述進給螺紋機構(gòu)的內(nèi)螺紋，另一組被固定于所述進給螺紋機構(gòu)的外螺紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 對相對于軸轉(zhuǎn)動的磁極部進行支承的部件、和在軸的外側(cè)沿軸向移動自如的部件通過螺旋花鍵嵌合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 當(dāng)在軸的外側(cè)沿軸向移動自如的部材沿軸向移動時，兩組磁極部中的一方相對于軸轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 所述進給螺紋機構(gòu)設(shè)置在軸的內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 所述控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度通過減速器減速，并使所述進給螺紋機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 所述減速器為蝸輪減速器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 控制馬達(dá)以使旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)電機的軸成直角的方式進行安裝。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 10中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 控制馬達(dá)以使旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)電機的軸平行的方式安裝在旋轉(zhuǎn)電機的背面。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 11中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 通過使兩側(cè)的勵磁磁極部沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，來減小兩組勵磁磁極部的相對角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 12中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 相對于旋轉(zhuǎn)速度來說，旋轉(zhuǎn)速度越快，則兩組磁極的相對角度越大，相對于轉(zhuǎn)矩指令來說，轉(zhuǎn)矩越小則兩組磁極的相對角度越大。
14.根據(jù)權(quán)利要求I 13中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于， 一邊進行矢量控制和磁場控制一邊進行運轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I 14中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 相對于旋轉(zhuǎn)速度來說，旋轉(zhuǎn)速度越快則電流的相位角越大，相對于轉(zhuǎn)矩指令來說，轉(zhuǎn)矩越大則電流的相位角越大。
16.根據(jù)權(quán)利要求I 15中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩指令，通過映射控制再現(xiàn)兩組勵磁磁極部的相對角度、電流以及相位角的目標(biāo)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求I 16中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于， 所述機構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的軸的內(nèi)部，使所述機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的控制馬達(dá)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變磁場式的旋轉(zhuǎn)電機，其不需要反饋控制和用于反饋控制的相對角度檢測，能夠?qū)山M勵磁磁極部的相對角度直接正確地調(diào)整為目標(biāo)值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更廣范圍更高效率的運轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)電機具有定子，其設(shè)置有定子繞組和定子鐵心；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的設(shè)置有勵磁用磁鐵的多個磁極部被分成兩組而相對轉(zhuǎn)動；以及使兩組磁極部相對轉(zhuǎn)動的機構(gòu)，其特征在于，所述機構(gòu)具有與對相對于軸轉(zhuǎn)動的磁極部進行支承的部件螺紋嵌合，并能夠在軸的外側(cè)沿軸向移動自如的部件；進給螺紋機構(gòu)，其用于使所述沿軸向移動自如的部材沿軸向移動；軸承，其連結(jié)所述進給螺紋機構(gòu)和與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的部件；以及控制馬達(dá)，其使所述進給螺紋機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H02K1/28GK102957243SQ20121029855
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者野中剛 申請人:株式會社安川電機