專(zhuān)利名稱(chēng)：帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，該帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具備設(shè)置了多個(gè)齒的鐵心(core)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)是作為驅(qū)動(dòng)用機(jī)械使用的，其將產(chǎn)業(yè)用、家電、汽車(chē)等領(lǐng)域的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械輸出。作為這些領(lǐng)域的動(dòng)力機(jī)器的電動(dòng)機(jī)一般要求小型且高轉(zhuǎn)矩。
作為增大輸出轉(zhuǎn)矩的方法，考慮通過(guò)減速機(jī)構(gòu)(變速機(jī)構(gòu))來(lái)放大轉(zhuǎn)矩。根據(jù)這種方法，以具有相同的間隙(gap)磁通密度、相對(duì)面積的電動(dòng)機(jī)，就能夠加快電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、增大輸出。這種方法通常在具有大轉(zhuǎn)矩的用途中，有通過(guò)在電動(dòng)機(jī)的輸出軸配置減速機(jī)(變速機(jī)構(gòu))的方法使用齒輪電動(dòng)機(jī)(gear motor)的例子。但是，該結(jié)構(gòu)由于機(jī)械轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換裝置變大，因此即便使電動(dòng)機(jī)本身小型化、也不能將系統(tǒng)整體小型化。
因此，公開(kāi)有如下技術(shù)，作為在保持產(chǎn)生的小型化了的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的原樣狀態(tài)下想要得到大轉(zhuǎn)矩的構(gòu)造，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部?jī)?nèi)置行星輥機(jī)構(gòu)，通過(guò)減速得到大轉(zhuǎn)矩(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，由于來(lái)自變速機(jī)構(gòu)的發(fā)熱、燒粘成為問(wèn)題，所以提出有在中空軸結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和其內(nèi)側(cè)部分內(nèi)置行星齒輪機(jī)構(gòu)、封入用于潤(rùn)滑的油的構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。在該例子中，示例的結(jié)構(gòu)的特征在于，旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子、定子和套筒(casing)，具備行星輥機(jī)構(gòu)，該行星輥機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)、向外部傳遞轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力，在轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)或者套筒內(nèi)部封入了油。另外，公開(kāi)有一種方法，其在外轉(zhuǎn)型電動(dòng)機(jī)的定子鐵心內(nèi)部設(shè)置齒輪機(jī)構(gòu)，在與設(shè)置于轉(zhuǎn)子軸的齒輪之間配置行星齒輪，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速以得到大轉(zhuǎn)矩(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特許第2607889號(hào)說(shuō)明書(shū)(第2圖)；專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2003-143805號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1)；專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)平9-47003號(hào)公報(bào)(圖2)。
但是，通常如果想要在這些電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子或定子的內(nèi)部配置變速機(jī)構(gòu)，則由于需要與減速的齒輪比對(duì)應(yīng)的齒數(shù)的齒輪，所以需要一定的空間。因此，存在的問(wèn)題是電動(dòng)機(jī)的外徑變得大于用于輸出必要轉(zhuǎn)矩的最小的電動(dòng)機(jī)外徑，即使通過(guò)齒輪減速能夠?qū)崿F(xiàn)大轉(zhuǎn)矩，但與系統(tǒng)整體直接采用低速大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)的情況相比較，不能加強(qiáng)小型化效果的問(wèn)題。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2的技術(shù)是如下的構(gòu)造，為了采用在狹槽(slot)構(gòu)造的齒上卷繞繞組的構(gòu)造，通過(guò)在電動(dòng)機(jī)的套筒內(nèi)部封入用于對(duì)齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑的油，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈也被淋上油。這是因?yàn)樵邶X輪機(jī)構(gòu)、輥機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磨損粉等會(huì)有損于勵(lì)磁線圈的絕緣，所以勵(lì)磁線圈的絕緣劑有必要選擇耐油性好的材料，并且必要的是在油的流路上設(shè)置過(guò)濾器等對(duì)策。在這種情況下，由于過(guò)濾器的空間而不得不把電動(dòng)機(jī)的大小設(shè)計(jì)為稍有一些余量。
此外，考慮了在勵(lì)磁線圈部分設(shè)置保護(hù)罩，用樹(shù)脂材料密封勵(lì)磁線圈從而保護(hù)其不受油(潤(rùn)滑油)的影響。但是，在設(shè)置保護(hù)罩的情況下，由于保護(hù)罩致使電動(dòng)機(jī)的外形增大，在用樹(shù)脂材料密封的情況下，由于勵(lì)磁線圈的表面積大，所以存在難以用樹(shù)脂材料進(jìn)行封閉的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明以提供外徑小的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置為課題。
為了解決所述課題，本發(fā)明的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具備具有圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈的定子；在所述定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的圓筒狀的轉(zhuǎn)子；在所述圓筒狀的轉(zhuǎn)子的內(nèi)部設(shè)置的變速機(jī)構(gòu)；以及至少封入所述轉(zhuǎn)子、所述變速機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油的框體，其特征在于，所述定子具有圓環(huán)狀的所述勵(lì)磁線圈和圓環(huán)狀的鐵心，所述鐵心封入所述圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈及有機(jī)材料、在內(nèi)周面交互地設(shè)置了多個(gè)突起的爪部。
因?yàn)槭褂玫氖欠馊肓藞A環(huán)狀的勵(lì)磁線圈以及有機(jī)材料的圓環(huán)狀的鐵心，所以潤(rùn)滑變速機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑油并不與勵(lì)磁線圈接觸。另外由于能夠在鐵心內(nèi)部裝入勵(lì)磁線圈，因此利用有機(jī)材料進(jìn)行封閉是容易的。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供外徑小的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式即帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)造的剖面圖；圖2是表示定子結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3是表示爪齒電動(dòng)機(jī)的原理的圖和表示在勵(lì)磁線圈中流動(dòng)的交流電流波形的圖；圖4是表示狹槽型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是用于比較狹槽型電動(dòng)機(jī)和爪齒電動(dòng)機(jī)的剖面圖；圖6是表示壓粉磁心和電磁鋼板的鐵損的頻率特性的圖；圖7是具備了旋轉(zhuǎn)臂的移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖；圖8是通過(guò)進(jìn)給絲杠設(shè)置了直動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
使用爪齒電動(dòng)機(jī)并在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)配置了齒輪等變速機(jī)構(gòu)，該爪齒電動(dòng)機(jī)具有在圓環(huán)狀的鐵心的內(nèi)部?jī)?nèi)置了勵(lì)磁線圈的定子、和在該定子的內(nèi)周部設(shè)置的圓筒狀的轉(zhuǎn)子。該爪齒電動(dòng)機(jī)的定子鐵心，由樹(shù)脂等有機(jī)材料密封了圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈與圓環(huán)狀的定子鐵心。由此，勵(lì)磁線圈不會(huì)與空氣接觸。這種結(jié)構(gòu)的情況，由于在凹部或中空部形成定子鐵心的剖面，在該凹部或中空部配置勵(lì)磁線圈即可，勵(lì)磁線圈的大部分表面積被定子鐵心包圍，所以容易利用有機(jī)材料進(jìn)行密封。另外，在定子鐵心的內(nèi)周部分配置中空結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，在該中空部配置行星齒輪等變速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)部形成充滿(mǎn)潤(rùn)滑油等潤(rùn)滑材料(潤(rùn)滑劑)的結(jié)構(gòu)。此外，定子鐵心為了減少因渦電流引起的鐵損而優(yōu)選由壓粉磁心形成。
(第一實(shí)施方式)
參照?qǐng)D1和圖2，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式即帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)即減速電動(dòng)機(jī)30的剖面圖，圖2是表示在減速電動(dòng)機(jī)30的定子使用的爪齒鐵心10的立體圖。
在圖1中，本實(shí)施方式的減速電動(dòng)機(jī)30的主要結(jié)構(gòu)包括在圓環(huán)狀的爪齒鐵心10的內(nèi)部設(shè)置的由勵(lì)磁線圈7構(gòu)成的三個(gè)定子；在表面設(shè)置有被多極磁化了的圓筒狀的轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸3；以及設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸3的內(nèi)部、對(duì)輸出軸1的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行減速的變速機(jī)構(gòu)(后述)。
在圖2中，定子18具有由壓粉磁心等軟磁性體構(gòu)成的圓環(huán)狀的兩個(gè)爪齒鐵心10a、10b；和將被覆導(dǎo)線卷繞成圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈7，兩個(gè)爪齒鐵心10a、10b被構(gòu)成為能夠裝入勵(lì)磁線圈7，并被樹(shù)脂等有機(jī)材料密封(參照?qǐng)D2(a))。爪齒鐵心10a、10b的剖面形成為L(zhǎng)字狀，通過(guò)使該L字的短邊側(cè)S重合而形成為U字狀，在該U字狀的凹部裝入勵(lì)磁線圈7。由此，定子18的剖面形成為大致長(zhǎng)方形。另外，在爪齒鐵心10a、10b的內(nèi)周面，隔開(kāi)地形成有梯形狀的多個(gè)爪部(爪齒)10c，在側(cè)面凹入設(shè)置有圓形狀的O型環(huán)固定槽11(參照?qǐng)D2(b))。此外，爪部10c的長(zhǎng)度和定子18的厚度大致相等，定子18的外徑和內(nèi)徑的比率小于5∶3，其內(nèi)徑是較大的。
再次，返回到圖1，在軸方向上并排設(shè)置三個(gè)定子18，各勵(lì)磁線圈7的末端被從定子18的外周面引出，通過(guò)將該末端進(jìn)行Y結(jié)線或Δ結(jié)線，對(duì)勵(lì)磁線圈7施加三相交流電。定子18被樹(shù)脂20密封，在軸方向前后夾入定子18的尾架(end bracket)8、9和定子18之間，被作為密封部件的O型環(huán)12密封。另外，各定子18之間也是由O型環(huán)12密封的。進(jìn)而，以相對(duì)于在爪齒鐵心10a、10b的內(nèi)周面設(shè)置的多個(gè)爪部的方式設(shè)置有在表面具有圓筒狀的轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸3。另外，轉(zhuǎn)子4是這樣構(gòu)成的，即，在旋轉(zhuǎn)軸3上呈圓筒狀地粘貼具有與定子1 8的爪磁極數(shù)相同數(shù)量的磁極的磁鐵。通過(guò)定子18和轉(zhuǎn)子4構(gòu)成爪齒電動(dòng)機(jī)。
另外，在旋轉(zhuǎn)軸3的內(nèi)周面形成有內(nèi)齒輪14，經(jīng)由行星齒輪16，將在轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給形成有外齒輪17的輸出軸1。此外，行星齒輪16在每90度的等角度方向上設(shè)置有四個(gè)，行星齒輪16的軸被保持于旋轉(zhuǎn)軸3。另外，旋轉(zhuǎn)軸3利用軸承5被能夠旋轉(zhuǎn)地保持于尾架8，并利用軸承5′被固定于尾架9。另外，輸出軸1利用軸承6被能夠旋轉(zhuǎn)地保持于旋轉(zhuǎn)軸3，并被作為密封部件的油封13和尾架8密封。由此，旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度被減小，并被傳遞給輸出軸1。另外，具有形成了內(nèi)齒輪14的旋轉(zhuǎn)軸3、行星齒輪16、以及形成了外齒輪17的輸出軸1的變速機(jī)構(gòu)被潤(rùn)滑油充滿(mǎn)。
接下來(lái)，參照?qǐng)D3說(shuō)明爪齒電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作原理。
如圖3(a)所示，在爪齒鐵心10a設(shè)置的爪部10c、和在爪齒鐵心10b設(shè)置的爪部10d，交互排列在內(nèi)周面?zhèn)?，并由空氣或?rùn)滑油形成有間隙。
如果對(duì)定子18的勵(lì)磁線圈7施加正弦波交流電壓，則流動(dòng)有如圖3(b)所示的正弦波交流電流。該正弦波交流電流，在時(shí)刻T1時(shí)流動(dòng)的是正的最大電流、而在時(shí)刻T2時(shí)流動(dòng)的是負(fù)的最大電流。通過(guò)該電流，按照右螺旋定律的方向的磁通，產(chǎn)生于由爪齒鐵心10a、爪齒鐵心10b、和在爪部10c、10d之間形成的磁間隙構(gòu)成的閉路。此外，如粗實(shí)線所示，在磁通從爪部10d、經(jīng)由爪齒鐵心10a、10b的鐵心部、以順時(shí)針流到爪部10c的情況下，爪部10d磁化成N極，爪部10c磁化成S極(圖3(a)中的黑體字所述)。相反地，如粗虛線所示，在磁通從爪部10c、經(jīng)由爪齒鐵心10a、10b的鐵心部、以逆時(shí)針流到爪部10d的情況下，爪部10c磁化成N極，爪部10d磁化成S極(圖3(a)中的明體字所述)。
圖3(c)是表示在勵(lì)磁線圈7流動(dòng)的電流向逆時(shí)針流動(dòng)時(shí)的磁化的樣子的圖，在被設(shè)置于爪齒鐵心10a、10b的多個(gè)爪部10c、10d產(chǎn)生的S極與轉(zhuǎn)子4的N極相互吸引，在爪部產(chǎn)生的N極與轉(zhuǎn)子4的S極相互吸引，由此，轉(zhuǎn)子4繞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。另一方面，圖3(d)是表示在勵(lì)磁線圈7流動(dòng)的電流向順時(shí)針流動(dòng)時(shí)的磁極的樣子的圖，在被設(shè)置于爪齒鐵心10a、10b的多個(gè)爪部產(chǎn)生的N極與轉(zhuǎn)子4的S極相互吸引，在爪部產(chǎn)生的S極與轉(zhuǎn)子4的N極相互吸引，轉(zhuǎn)子4繞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的目的在于提高通常的電動(dòng)機(jī)(旋轉(zhuǎn)電機(jī))能夠得到的旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)矩輸出。例如，如果從圖1所示的減速電動(dòng)機(jī)30除去變速機(jī)構(gòu)的爪齒電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為N(rad/sec)、輸出轉(zhuǎn)矩為T(mén)(N·m)時(shí)，則爪齒電動(dòng)機(jī)本身的機(jī)械輸出是N·T(W)。如果是本實(shí)施方式的減速電動(dòng)機(jī)30的結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)部分的旋轉(zhuǎn)速度為兩倍，減速比為2∶1，則在輸出軸端，由于轉(zhuǎn)矩達(dá)到兩倍的2T，所以可以使輸出達(dá)到2N·T(W)即兩倍。此時(shí)，輸入電動(dòng)機(jī)部分的電流，由于在電動(dòng)機(jī)部分產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相同，所以該電流也相同。因此，在相同電流值、相同外形不變的狀態(tài)下，能夠得到兩倍的軸端輸出。為了達(dá)到上述目的，有必要提升電動(dòng)機(jī)自身的旋轉(zhuǎn)速度。
接下來(lái)，利用圖4的12狹槽8極的狹槽型電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)圖，對(duì)于作為比較例的狹槽型電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。在此，在圖中只記載有上半部分。
在外形為d1的定子鐵心，在上半部分設(shè)有6根、共計(jì)設(shè)有12根的齒15a，并形成有在齒間卷繞繞組的空間即狹槽。即，圓環(huán)狀地形成有在齒上卷繞了繞組的多個(gè)勵(lì)磁線圈。另外，在齒15a的內(nèi)周側(cè)，能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有被多級(jí)地磁化了的轉(zhuǎn)子4。在要使該電動(dòng)機(jī)以5000r/min旋轉(zhuǎn)時(shí)的電樞電流(勵(lì)磁電流)的基本頻率是333Hz。如所述例子那樣，如果單純地使旋轉(zhuǎn)速度為兩倍即10000r/min，該頻率變?yōu)閮杀都?66Hz。通常，因?yàn)橛蓽u電流引起的鐵損與頻率的平方成比例，所以提高頻率會(huì)使狹槽型電動(dòng)機(jī)的效率顯著降低，因此不能采取此方法。但是，為了使該頻率下降，有減少極數(shù)的方法。
接下來(lái)參照?qǐng)D5，對(duì)于極數(shù)不同的情況，對(duì)狹槽型電動(dòng)機(jī)和爪齒電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較。圖5(a)是表示狹槽型電動(dòng)機(jī)的原理的圖，在定子外周部的內(nèi)側(cè)以等角度設(shè)置有T字狀的多個(gè)齒15c，在齒間形成狹槽。
在多個(gè)齒15c的內(nèi)周側(cè)，能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有轉(zhuǎn)子4。在此，尤其對(duì)于如該圖的上半部分所述的那樣有3根齒的情況、和如下半部分所述的那樣有1根齒的情況來(lái)說(shuō)，使各部的磁通密度一定，對(duì)相對(duì)于鐵心的截面積的鐵心的厚度進(jìn)行比較。通過(guò)線圈繞組部的磁通在定子外周部被分割為兩部分，因此，如果3根齒的各線圈繞組部的直徑為D，則定子外周部的厚度為D/2。另一方面，1根齒的線圈繞組部的直徑需要達(dá)到3D，定子外周部的厚度需要達(dá)到3D/2。因此，相比于3根齒的情況，1根齒的情況下的定子外周部的厚度需要達(dá)到3倍，因此，在電動(dòng)機(jī)的外徑相同時(shí)，線圈繞組部的徑向長(zhǎng)度縮短，線圈的量減少。另外，由于齒的重量也變成了3倍，所以?xún)?yōu)選的是使齒的前端部變粗、朝向齒根部分逐漸變細(xì)。換言之，需要使磁心背部(core back)部分的徑向?qū)挾纫矊?duì)應(yīng)于該齒的粗細(xì)而擴(kuò)大截面積。在這種情況下，在齒和定子外周部之間形成的線圈繞組部分的空間減小，繞組的量減少。
換言之，由于在狹槽部分必須施加與原來(lái)的3根齒的情況相同量的繞組，所以電動(dòng)機(jī)的外徑變大。即，為了在狹槽卷繞同量的繞組，需要增大定子的外徑。另外，通過(guò)減少極數(shù)，由于動(dòng)作時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(torque ripple)變大，所以也可以說(shuō)不適于在變速機(jī)構(gòu)等具有齒隙的本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)。
接下來(lái)，圖5(b)是表示爪齒電動(dòng)機(jī)的原理的圖，對(duì)于在上半部分設(shè)置了記載的4根爪齒的情況、和在下半部分設(shè)置了記載的1根爪齒的情況進(jìn)行比較。由于磁動(dòng)勢(shì)NI一定，所以磁通密度依存于與轉(zhuǎn)子4相對(duì)的部分的面積，在4根爪齒的各自的長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)，在設(shè)置了1根爪齒的情況下，長(zhǎng)度只是變?yōu)?L，對(duì)線圈的量、外徑?jīng)]有影響。
即，8極8爪類(lèi)型、和4極4爪類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)徑是不變的。這是因?yàn)?，每一極的磁通增加的量、對(duì)其相對(duì)的爪部分的截面積在周方向增加。由此，由于能夠在降低頻率的同時(shí)構(gòu)成小型電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的外徑不會(huì)變大。
另外，通過(guò)用變速機(jī)構(gòu)對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，在輸出軸能夠得到大的轉(zhuǎn)矩，與由現(xiàn)有的狹槽型電動(dòng)機(jī)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)構(gòu)成的情況相比較，由于沒(méi)有線圈端部部分，所以在軸方向是短而扁平，能夠?qū)崿F(xiàn)大轉(zhuǎn)矩。另外，由于在充滿(mǎn)潤(rùn)滑油的區(qū)域沒(méi)有勵(lì)磁線圈露出，所以不需要考慮因磨損粉等造成勵(lì)磁線圈的絕緣損傷等，能夠減小系統(tǒng)整體的外形。另外，鐵心與勵(lì)磁線圈、托座與鐵心等的接觸面積大，還可以提高導(dǎo)熱性。
另外，即使在因所述的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問(wèn)題而利用提高了頻率的電動(dòng)機(jī)來(lái)應(yīng)對(duì)的情況下，由于爪齒電動(dòng)機(jī)是由壓粉磁心構(gòu)成的，從而變得有利。如圖6的頻率-鐵損特性所示，壓粉磁心(參照虛線)在頻率為0.1kHz時(shí)鐵損為0.2W/kg，在頻率為5kHz時(shí)，鐵損在對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上直線增加到5W/kg左右，50A700電磁鋼板(參照實(shí)線)，在0.1kHz時(shí)鐵損為0.1W/kg，在頻率為10kHz時(shí)，鐵損在對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上直線增加到100W/kg左右，在500Hz左右交叉。因此，壓粉磁心具有的特性是，頻率變得越高，與50A700電磁鋼板相比越能夠降低鐵損(W/kg)。因此，即使在高速化了的情況下，也能夠設(shè)計(jì)成對(duì)效率不會(huì)有多大損失的結(jié)構(gòu)，在兩倍左右的高速化中，能夠構(gòu)成為并不用怎么擔(dān)心轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問(wèn)題的極數(shù)。
如上述說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在作為電動(dòng)機(jī)必要的外徑內(nèi)，能夠在轉(zhuǎn)子4的內(nèi)周側(cè)部分配置變速機(jī)構(gòu)，所以能夠得到外徑一致且輸出轉(zhuǎn)矩大的電動(dòng)機(jī)。另外，由于是潤(rùn)滑油不與勵(lì)磁線圈7接觸的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品壽命長(zhǎng)并且可靠性好的產(chǎn)品。
(第2實(shí)施方式)所述實(shí)施方式針對(duì)作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了說(shuō)明，但可以作為使用了該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置而構(gòu)成。汽車(chē)機(jī)器或如圖7所示的移動(dòng)機(jī)器人被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)裝置的例子。
通過(guò)利用于圖7所示的移動(dòng)機(jī)器人(自己行走機(jī)器人)等移動(dòng)體的需要旋轉(zhuǎn)的大轉(zhuǎn)矩的臂關(guān)節(jié)部分等，能夠減輕移動(dòng)體的重量，并且能夠確保移動(dòng)體的電池壽命。在移動(dòng)機(jī)器人31上，在利用車(chē)輪33在前后方向能夠移動(dòng)的本體部上搭載有減速電動(dòng)機(jī)30，該減速電動(dòng)機(jī)30使旋轉(zhuǎn)臂32a在水平方向旋轉(zhuǎn)，內(nèi)置于旋轉(zhuǎn)臂32a的其他的減速電動(dòng)機(jī)使旋轉(zhuǎn)臂33b在水平方向旋轉(zhuǎn)。
另外，在汽車(chē)機(jī)器中，由于在每一臺(tái)上使用有多個(gè)電動(dòng)機(jī)，所以為了提高汽車(chē)的燃料利用率、減輕汽車(chē)整體的重量，降低各個(gè)電動(dòng)機(jī)的重量就成為課題，可以作為對(duì)這種情況的輸出密度大的電動(dòng)機(jī)適用。圖8是表示其應(yīng)用例的一個(gè)例子。容易利用中空結(jié)構(gòu)雖然與前面所示一樣，但作為一個(gè)在內(nèi)側(cè)部分配置該結(jié)構(gòu)的例子，還能夠配置進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)。通過(guò)具有中空的旋轉(zhuǎn)軸3、或輸出軸的內(nèi)側(cè)部分具有進(jìn)給絲杠22，能夠得到可以產(chǎn)生大推力的驅(qū)動(dòng)裝置。
(變形例)本發(fā)明不限定于所述實(shí)施方式，例如可以有以下這樣的各種變形。
(1)第一實(shí)施方式是構(gòu)成了減速電動(dòng)機(jī)，但也可以是發(fā)電機(jī)。在這種情況下，變速機(jī)構(gòu)對(duì)輸出軸1的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行加速，被加速的旋轉(zhuǎn)速度傳遞到旋轉(zhuǎn)軸3及轉(zhuǎn)子4。
(2)第一實(shí)施方式在勵(lì)磁線圈7施加了正弦波交流電壓，但也可施加矩形波交流電壓。在輸出軸1的無(wú)負(fù)荷情況下直線增加，或減少的無(wú)負(fù)荷電流在勵(lì)磁線圈7流動(dòng)。另外，如果在輸出軸1施加機(jī)械負(fù)荷ωT(ω旋轉(zhuǎn)角速度，T轉(zhuǎn)矩)，則與負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的恒定電流重疊于無(wú)負(fù)荷電流。
(3)第一實(shí)施方式為了施加三相交流電壓，在軸方向上并排設(shè)置三個(gè)定子18，但利用一個(gè)定子18也能夠施加單相交流電壓。這種情況與施加三相交流電壓相比，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變大。
權(quán)利要求
1.一種帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具備具有圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈的定子；在所述定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的圓筒狀的轉(zhuǎn)子；在所述圓筒狀的轉(zhuǎn)子的內(nèi)部設(shè)置的變速機(jī)構(gòu)；以及至少封入所述轉(zhuǎn)子、所述變速機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油的框體，其特征在于，所述定子具有圓環(huán)狀的所述勵(lì)磁線圈和圓環(huán)狀的鐵心，所述鐵心封入所述圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈及有機(jī)材料、在內(nèi)周面設(shè)置了多個(gè)突起的爪部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述圓環(huán)狀的鐵心的截面形成為U字狀，在所述U字狀的凹部封入有所述勵(lì)磁線圈及所述有機(jī)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述定子具有所述內(nèi)周面和外周面這兩個(gè)側(cè)面，其截面是大致長(zhǎng)方形，從所述外周面引出所述勵(lì)磁線圈的末端，設(shè)置有密封部件，該密封部件分別密封所述轉(zhuǎn)子的中心軸及所述側(cè)面與所述框體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述變速機(jī)構(gòu)是在所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑部分設(shè)置的行星齒輪機(jī)構(gòu)或行星輥機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在軸方向具有多個(gè)所述定子，對(duì)所述勵(lì)磁線圈施加多相交流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑部分設(shè)置有進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)，該進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述圓環(huán)狀的鐵心是由壓粉磁心形成的。
8.一種驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1所述的帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
全文摘要
提供一種帶變速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。其具有具有圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈(7)的定子；在所述定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的圓筒狀的轉(zhuǎn)子(4)；在所述圓筒狀的轉(zhuǎn)子(4)的內(nèi)部設(shè)置的變速機(jī)構(gòu)(3、14、16、17)；以及至少封入所述轉(zhuǎn)子(4)、所述變速機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油的框體(8、9)，其中，所述定子具有圓環(huán)狀的所述勵(lì)磁線圈(7)和圓環(huán)狀的鐵心(10)，所述鐵心(10)封入所述圓環(huán)狀的勵(lì)磁線圈(7)及有機(jī)材料、在內(nèi)周面設(shè)置了多個(gè)突起的爪部。
文檔編號(hào)H02K7/116GK1996718SQ200610172140
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者榎本裕治, 伊藤元哉, 正木良三, 大巖昭二, 石原千生 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng), 日本伺服有限公司, 日立粉末冶金株式會(huì)社