旋转电机的制作方法
【技术领域】
[0001 ]公开的实施方式涉及可变磁场型的旋转电机。
【背景技术】
[0002]专利文献I中记载了一种电动机，该电动机在低旋转域能够得到高转矩，并且能够旋转到高旋转域。该电动机具备:转子，其内转子和外转子成为一体地旋转；以及转子相位控制机构，其对外转子相对于内转子的旋转方向的相位进行变更。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:日本特开第2004-072978号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]在上述以往技术中，存在这样的问题:由于对旋转方向的相位进行变更的转子相位控制机构被附加于转子，因此结构复杂化。
[0008]本发明正是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供能够简化结构的可变磁场型的旋转电机。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，根据本发明的一个方面，可应用一种旋转电机，其是使磁场磁通变化的可变磁场型的旋转电机，其中，该旋转电机具有:定子，其具备定子绕组和定子铁心;和转子，其具备被支承成旋转自如的轴、以能够相对旋转的方式被安装于上述轴的转子铁心、以及设置于上述转子铁心的多个第一永磁体，上述转子铁心借助于上述第一永磁体的磁引力相对于上述轴被保持在规定的角度位置，并且上述转子铁心构成为:随着负载转矩的增大，与上述轴的相对角度克服上述磁引力而增大，并且上述转子铁心的轴向长度与上述定子铁心实质上相等。
[0011]此外，根据本发明的另一方面，可应用一种旋转电机，其是使磁场磁通变化的可变磁场型的旋转电机，其中，该旋转电机具有:定子，其具备定子绕组和定子铁心;转子，其具备被支承成旋转自如的轴、以能够相对旋转的方式被安装于上述轴并且轴向长度与上述定子铁心实质上相等的转子铁心、以及设置于上述转子铁心的多个永磁体；以及将上述轴和上述转子铁心以如下方式可相对旋转地连结起来的单元:借助于上述永磁体的磁引力将上述转子铁心相对于上述轴保持在规定的角度位置，并且随着负载转矩的增大，上述轴与上述转子铁心的相对角度克服上述磁引力而增大。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，无需用于使磁场磁通变化的转子相位控制机构，能够实现大幅地简化结构的可变磁场型的旋转电机。
【附图说明】
[0014]图1是示出第一实施方式的旋转电机的结构的轴向剖视图。
[0015]图2是示出旋转电机的结构的径向剖视图。
[0016]图3是示出转子和轴侧永磁体的结构的径向剖视图。
[0017]图4是示出圆筒部件和负载侧侧板的结构的径向剖视图。
[0018]图5是示出负载侧侧板的结构的平面图。
[0019]图6是用于说明磁场磁通根据负载转矩而变化的原理的说明图。
[0020]图7是用于说明磁场磁通根据负载转矩而变化的原理的说明图。
[0021]图8是用于说明磁场磁通根据负载转矩而变化的原理的说明图。
[0022]图9是示出第一实施方式的旋转电机、第一比较例的电动机和第二比较例的电动机的旋转速度与输出转矩的关系的图表。
[0023]图10是示出第一实施方式的旋转电机、第一比较例的电动机和第二比较例的电动机的输出转矩与效率的关系的图表。
[0024]图11是示出在突起部相互间配置弹性体的变形例的圆筒部件和负载侧侧板的结构的径向剖视图。
[0025]图12是示出将旋转位置被检测器配置于负载相反侧侧板的变形例的旋转电机的结构的轴向剖视图。
[0026]图13是示出第二实施方式的转子和轴的结构的径向剖视图。
[0027]图14是用于说明磁场磁通根据负载转矩而变化的原理的说明图。
[0028]图15是用于说明磁场磁通根据负载转矩而变化的原理的说明图。
【具体实施方式】
[0029]下面，参照附图对实施方式进行说明。
[0030]〈1.第一实施方式〉
[0031 ]首先，对第一实施方式进行说明。
[0032](1-1.旋转电机的结构)
[0033]首先，参照图1至图5对本实施方式的旋转电机的结构进行说明。另外，图1至图5中所示的旋转电机的各结构的状态对应于负载转矩小的情况。
[0034]如图1至图5所示，本实施方式的旋转电机I具有大致圆筒状的定子2和具备轴10的转子3。
[0035]旋转电机I在该示例中是转子3配置在定子2的内部的所谓的内转子型的马达。此夕卜，旋转电机I是使磁场磁通变化的可变磁场型的马达。旋转电机I不具有用于使轴10与转子3的转子铁心20(后述)的相对角度变化(增大)的转子相位控制机构。
[0036]定子2被固定于大致圆筒状的框架4的内周。在框架4的轴向负载侧(图1中的右侧)设置有负载侧支架11。在框架4的轴向负载相反侧(图1中的左侧)，负载相反侧支架13借助于未图示的螺栓被固定于框架4。此外，定子2具有多个(在图示的示例中是12个)定子铁心5和与定子铁心5同数量的定子绕组7。
[0037]另外，在本说明书中“负载侧”是指旋转电机I的旋转力输出侧、即在该示例中是轴10突出的方向(图1中的右侧)，“负载相反侧”是指旋转力输出侧的相反侧、即在该示例中是旋转位置检测部18相对于旋转电机I配置的方向(图1中的左侧)。
[0038]多个定子铁心5沿圆周方向被固定于框架4的内周。各定子铁心5借助于螺栓BI被固定于负载侧支架11的轴向内侧的表面。螺栓BI从定子铁心5的轴向负载相反侧贯通定子铁心5并螺合于负载侧支架U。此外，各定子铁心5具备:大致圆弧状的磁轭部51;以及从磁轭部51向内周侧突出的齿部52。
[0039]各定子绕组7被安装于各定子铁心5的齿部52。
[0040]转子3以与定子2的内周面沿径向隔开磁空隙对置的方式配置在定子2的内部。转子3具备:大致圆筒状的转子铁心20;轴10，其以同轴的方式配置在转子铁心20的内部；以及多个(在图示的示例中是10个)永磁体21(相当于第一永磁体的一个示例。下面，适当地称为“转子侧永磁体21”)。轴10在定子2的径向内侧被支承成绕沿轴向(图1中左右方向)延伸的轴心k旋转自如。另外，在各图中永磁体21的施有阴影线的一侧是N极侧，其相反侧是S极侧。
[0041]转子铁心20的轴向长度形成得与定子铁心5实质上相等。此外，转子铁心20被安装于后述的多个永磁体8的外周，能够相对于定子2绕轴心k旋转，并且能够相对于轴10、后述的圆筒部件6和多个永磁体8绕轴心k相对旋转。另外，如后面所述，多个永磁体8被连结于轴10，因此，也可以说，转子铁心20以能够相对旋转的方式安装于轴10。
[0042]多个转子侧永磁体21配置在转子铁心20的内部，并与转子铁心20的旋转一同旋转。即，转子3作为多个转子侧永磁体21被埋入于转子铁心20中而成的所谓的IPM(InternalPermanent Magnet:内永磁体)型的马达而构成。此外，多个转子侧永磁体21以沿旋转方向相邻的转子侧永磁体21的相同磁极彼此(N极彼此或S极彼此)相互对置的方式呈以轴心k为中心的放射状配置在转子铁心20的内部(所谓的I字形配置)。
[0043]此外，在转子铁心20中，利用多个转子侧永磁体21在该转子侧永磁体21的彼此之间构成有磁极部20a。
[0044]圆筒部件6以与轴10同轴的方式被固定于轴10的外周的与转子铁心20沿径向对置的位置。圆筒部件6与轴10的旋转一同旋转。在该圆筒部件6的外周的与转子铁心20沿径向对置的中间部6b，以沿旋转方向极性交替地不同(N极—S极—N极—S极—...)的方式等间隔地设置有与构成转子铁心20的多个磁极部20a同数量的永磁体8(相当于第二永磁体的一个示例。下面适当地称为“轴侧永磁体8”)。另外，在各图中永磁体8的施有阴影线的一侧是N极侧，其相反侧是S极侧。
[0045]上述转子铁心20在负载转矩小时借助于转子侧永磁体21的磁引力相对于轴10被保持在规定的角度位置。具体而言，转子铁心20在负载转矩小时相对于轴10，在极性彼此不同的磁极部20a与轴侧永磁体8沿径向正对的角度位置借助于它们的磁引力被保持。并且，转子铁心20构成为:随着负载转矩的增大，与轴10的相对角度克服磁引力而增大(具体后述)。由此，能够根据负载转矩的大小，利用与磁引力的平衡使磁场磁通变化(具体后述)。
[0046]此外，在圆筒部件6的外周的轴向负载侧的端部和负载相反侧的端部，分别以与轴10同轴的方式安装有侧板15(下面，适当地称为“负载侧侧板15”)和侧板16(下面，适当地称为“负载相反侧侧板16”)。
[0047]负载侧侧板15被固定于转子铁心20的轴向负载侧的端部，并借助于外圈嵌合于负载侧支架11的负载侧轴承