CN102983673B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机。根据实施方式的一个方面的旋转电机包括检测器和制动器。该检测器设置在用于与转子一起旋转以驱动预定负载的轴的反负载侧，并检测轴的旋转位置。该制动器可更换地设置在检测器的外周侧以控制轴的旋转。

Description

旋转电机

技术领域

在此论述的实施方式涉及一种旋转电机。

背景技术

公知一种常规的旋转电机，其包括：检测器，其检测轴的旋转位置，该轴随转子旋转以驱动预定负载；制动器，其控制轴的旋转(见日本实开No.5-95173)。用于设置在旋转电机中的制动器是消耗品，因此当达到可用寿命时需要更换制动器。

然而，常规的旋转电机不容易执行更换制动器的操作。考虑到上述问题而实现本实施方式的一个方面，并且本实施方式的目的是提供能容易更换制动器的旋转电机。

发明内容

根据实施方式的一个方面的旋转电机包括检测器和制动器。该检测器设置在随转子一起旋转以驱动预定负载的轴的反负载侧，并检测轴的旋转位置。制动器以可更换的方式设置在检测器的外周侧，以控制轴的旋转。

根据实施方式的一个方面，可提供能容易更换制动器的旋转电机。

附图说明

结合附图，参照以下详细说明将会更好地理解本发明，从而容易更全面地理解本发明及其附带的许多优点。

图1是根据实施方式的旋转电机的典型垂直截面图；

图2A至图3B是示出根据所述实施方式的旋转电机的制动器的更换操作的图；

图4是示出根据所述实施方式的壳体的剖视示意图；以及

图5是示出根据所述实施方式的另选实施例的旋转电机的剖视示意图。

具体实施方式

以下将参照附图详细说明根据本公开的实施方式的旋转电机。此外，以下公开的实施方式不旨在限制本发明。

首先，参照图1说明根据实施方式的旋转电机的构造。图1是根据本实施方式的旋转电机1的典型垂直截面图。此外，图1示出了当旋转电机1由一平面剖切时的旋转电机1的典型截面图，所述平面包括旋转电机1的旋转轴5(以下称为“轴5”)的旋转轴线X和轴5的直径延长线。

如图1中所示，根据本实施方式的旋转电机1包括壳体2、支架3、轴承4A、轴承4B、轴5、定子6、转子7、检测器8、制动器9以及制动器罩97。

旋转电机1设置在例如机械臂的前端中，使得作为负载的末端执行器(例如机械手)连接到轴5的从旋转电机1伸出的前端(图1的下端)。为此，为了方便，假定图1的轴5的下端侧为负载侧，而图1的轴5的上端侧为反负载侧。

壳体2是负载侧敞开的管状壳体，并且该壳体包括壳部21，该壳部容纳用于随轴5旋转的转子7以及用于旋转地驱动转子7的定子6。壳体2还包括板状支架部22，该支架部设置在壳部21的反负载侧端面上，并且其中央具有供轴5***通过的孔。

支架部22结合有管，该管从中央孔向负载侧及反负载侧延伸。在此，环状轴承4A***从支架部22的中央孔向负载侧延伸的管(以下称为“负载侧小直径管27”)中。

此外，支架3附接至壳部21的负载侧敞开端面。在支架3中，其外周部分附接至壳部21的负载侧敞开端，而其内周部分保持环状轴承4B。轴5以旋转轴线X为中心由轴承4A与轴承4B可旋转地保持。

转子7包括：筒状转子芯71，该转子芯具有供轴5***的内周面；以及多个永久磁体72，这些磁体置于转子芯的外周面上。转子7以轴5的中心为旋转轴线X旋转。转子芯71例如由层压若干层压件(例如磁性钢板)形成以减少涡流，并且承担允许永久磁体72的磁通通过的功能。

定子6包括环状的定子芯61、绕线轴62以及缠绕在绕线轴62上的定子线圈63。定子6冷缩装配至壳体2的壳部21中，使得其内周面与转子7的外周面对置。

绕线轴62与定子线圈63由树脂模制而成。定子线64与定子6连接，用于向定子6提供用于驱动轴5的三相电力。随后会详细描述定子线64的布置。

通过使电流流入定子6的定子线圈63，旋转电机1在定子6内产生旋转磁场。然后，通过旋转磁场与由转子7的永久磁体72产生的磁场之间的相互作用，转子7旋转，并且轴5随转子7的旋转而旋转。

此外，环状检测器8***从支架部22的中央孔向反负载侧延伸的管(以下称为“反负载侧小直径管28”)。在本实施方式中，检测器8作为旋转变压器(resolver)，其检测***沿轴5的延伸方向贯通的圆柱形孔中的轴5的旋转位置(角度)。此外，检测器8可以为光学检测器。

检测器线81与检测器8连接，向外输出表示所检测到的轴5的旋转位置的信号电流。此外，下面将详细解释检测器线81的布置。这样，在旋转电机1中，相对于转子7，检测器8置于轴5的反负载侧。

在旋转电机1中，用于控制轴5的旋转的制动器9附接至轴5的反负载侧，远与检测器8的安置位置。此外，在旋转电机1中，制动器9以可更换的方式设置在检测器8的外周侧。制动器9是单元化的环形阻尼装置，该制动器装配到轴5的反负载侧端部附接的盘状毂90中，并通过螺钉02安装在支架部22的反负载侧表面上。

更具体地说，制动器9包括固定的盘(以下称为“板92”)、制动机构以及制动盘91。所述制动机构包括非旋转可动板(以下称为“电枢93”)、电磁体94以及电磁体壳95。制动器9的制动机构设置在沿轴5的径向外侧远离轴5并且比制动盘91更靠近负载侧的位置。

在电磁体壳95的外周部分上形成有突出部分95a。在突出部分95a中形成有用于***螺钉02的螺纹孔。此外，在支架部22的反负载侧表面上形成有用于与突出部分95a配合的突出部分22a。

制动盘91设置在检测器8的反负载侧。制动盘91是环形盘。在该示例中，在制动盘91的内周面上执行花键加工。此外，在毂90的外周面上执行花键加工。因此，毂90成为与轴5一起旋转的花键轴。制动盘91是旋转部分，其通过将其内周面装配到毂90的外周面中而与轴5一起旋转。

板92是盘形摩擦板，在制动时其与电枢93合作夹持制动盘91。在与电磁体壳95的反负载侧保持预定间隔的状态下，板92通过螺钉01附接并固定至电磁体壳95。

电枢93是盘形摩擦板，在制动时其与板92合作夹持制动盘91，并且该电枢由可被电磁体94吸附的金属形成。电枢93设置在电磁体壳95的反负载侧，与板92对置，制动盘91夹在二者之间。

电磁体壳95是容纳电磁体94和弹簧(未示出)的容器，该弹簧用于沿反负载侧方向挤压电枢93，并且电磁体壳95通过螺钉02安装在支架部22的反负载侧表面上。制动器线96与容纳在电磁体壳95中的电磁体94连接，用于向电磁体94提供电力。稍后详细描述制动器线96的布置。

壳体2的安装有制动器9的反负载侧敞开表面由制动器罩97闭塞。制动器罩97的外周边界通过螺钉03固定至壳体2的反负载侧端缘。

通过将电流输送至电磁体94，制动器9使电磁体94吸附电枢93，从而制动器使电枢93与制动盘91分开以解除阻止制动盘91旋转的制动作用。

另一方面，制动器9通过中断对电磁体94的通电而解除电磁体94对电枢93的吸附，并且通过利用弹簧的偏压力朝制动盘91挤压电枢93而控制制动盘91的旋转。

这样，在旋转电机1中，制动器9可更换地设置在检测器8的外周侧。因而，在旋转电机1中，可不用移除检测器8而用在短时间内容易地更换作为消耗品的制动器9。

以下，将参照图2A、图2B、图3A和图3B解释旋转电机1中的制动器9的更换操作。图2A、图2B、图3A和图3B是示出了根据本实施方式的旋转电机1中的制动器9的更换操作的图。在图2A、图2B、图3A和图3B中，与图1相同的元件具有相同的附图标记。

在此，图2A和图3A示出当在更换操作期间从反负载侧观察旋转电机1时的平面模式图。此外，图2B和图3B示出当在更换操作期间旋转电机1由一平面切割时旋转电机1的剖视示意图，所述平面包括轴5的旋转轴线X和轴5的直径延长线。

当更换旋转电机1的制动器9时，首先在中断电磁体94的通电状态下移除螺钉03(见图1)而移除制动器罩97。因而，如图2A和2B所示，可从壳体2的反负载侧视觉识别出制动器9。

更具体地说，此时，电磁体壳95固定到壳体2的支架部22所借助的螺钉02可从壳体2的反负载侧视觉识别出来。在此，由于中断了电磁体94的通电，制动盘91被夹持在板92与电枢93之间。

如上所述，板92通过螺钉01固定至电磁体壳95。因此，可通过移除将电磁体壳95固定至支架部22所借助的螺钉02而从支架部22移除制动器9。

因此，如图3A和3B所示，在旋转电机1中，检测器8保留在由支架部22保持的状态。此时，毂90留在旋转电机1中。

此后，按照与移除制动器的操作相反的顺序执行附接操作，将新的制动器9附接至旋转电机1。更具体地说，将新的制动器9的制动盘91的内周面装配至毂90的外周面。

然后，使电磁体壳95的外周边界上形成的孔与在支架部22的外周边界上形成的孔对齐，接着通过螺钉02将电磁体壳95固定至支架部22。最后，利用制动器罩97闭塞壳体2的反负载侧开口，并且通过螺钉03将制动器罩97固定至壳体2，从而完成更换制动器9的操作。

以此方式，在旋转电机1中，可不碰触作为精密仪器的检测器8而在短时间内容易地更换制动器9。因而，旋转电机1可防止由于制动器9的更换操作而使轴5与检测器8之间的相对位置偏离基准。

此外，旋转电机1包括设置在检测器8的外周侧的制动器9。因此，由于可减少沿旋转轴线X的方向由制动器9与检测器8所占用的尺寸(厚度)，因而在旋转轴线X的方向上旋转电机1可变薄。

在旋转电机1中，在轴5的径向方向上，与检测器8相比，制动器9的制动机构置于更外侧。因而，与沿轴5的径向方向在比检测器8更靠内侧之处控制制动盘91的旋转相比，制动器9可利用弱的摩擦力控制制动盘91的旋转。

旋转电机1的支架部22包括：管状隔离壁，其围绕检测器8的朝向制动机构的电磁体壳95的周面，以将检测器8与制动机构隔离；以及支承轴5的支承部。

更具体地说，从供轴5***穿过的孔向负载侧延伸的负载侧小直径管27以及从供轴5***穿过的孔向反负载侧延伸的反负载侧小直径管28在支架部22中形成整体。此外，轴承4A装配至负载侧小直径管27内，而检测器8设置在反负载侧小直径管28内。

换句话说，在旋转电机1中，反负载侧小直径管28起隔离壁的作用，将检测器8与电磁体壳95隔离，而负载侧小直径管27起支承轴5的支承部的作用。

以此方式，在旋转电机1中，检测器8通过反负载侧小直径管28与制动器9的电磁体壳95隔离。因而，旋转电机1可防止由“板92和电枢93”与“制动盘91”之间的摩擦造成的粉尘进入检测器8。

对于支架部22和壳部21在其中形成整体的壳体2，旋转电机1可采用由轻金属(例如铝)形成的壳体，或采用由用于阻挡磁通的重金属(例如铁)形成的壳体。

当旋转电机1采用例如由铝形成的壳体2时，可减轻旋转电机1的重量。另一方面，当旋转电机1采用由铁形成的壳体2时，反负载侧小直径管28可防止从制动器9的电磁体94发出的磁通进入检测器8。

此外，支架部22包括检测器罩82，该检测器罩闭塞容纳检测器8的反负载侧小直径管28的反负载侧开口部。检测器罩82是盘状构件，其中央具有孔，该孔的尺寸不干扰轴5的旋转。检测器罩82的外周边界通过螺钉04固定至反负载侧小直径管28的反负载侧开口边缘。

以此方式，在旋转电机1中，检测器8的反负载侧端面由检测器罩82覆盖。因而，旋转电机1可进一步确保防止由“板92和电枢93”与“制动盘91”之间的摩擦造成的灰尘进入检测器8。

此外，当检测器罩82是由用于阻挡磁通的重金属(例如铁形成)的检测器罩时，旋转电机1可防止从制动器9的电磁体94发出的磁通进入检测器8。

此外，支架部22包括从容纳转子7和定子6的管状壳部21中的反负载侧端缘向反负载侧延伸的管(以下称为“大直径管26”)。在旋转电机1中，检测器8与制动器9的电磁体壳95容纳在大直径管26中。

因而，旋转电机1不需要可能覆盖电磁体壳95直到其外周面的制动器罩。因而，与在壳部21的反负载侧端缘不设置大直径管26的壳体的情况相比，旋转电机1可减少用于形成制动器罩97的材料成本。

接着将解释旋转电机1中线的布置。如图1所示，壳体2的壳部21包括设置在其周面上的引出孔24，该引出孔用于将线从所述壳部的内侧引至其外侧。此外，壳体2的支架部22是板状构件，其将旋转电机1分隔为“检测器8和制动器9”的隔室与“定子6和转子7”的隔室，并支撑轴5。

支架部22包括通孔23，连接至检测器8的检测器线81以及连接至制动器9的制动器线96至少其一或连接至定子6的定子线64***穿过通孔23。

定子线64是将用于旋转转子7的电力提供给定子6的线。此外，检测器线81是将与轴5的旋转位置对应的信号电流输出至预定控制装置(未示出)的线。此外，制动器线96是将电力提供至制动器9的电磁体94以控制制动盘91的旋转的线。

以此方式，在旋转电机1中，通孔23设置在将旋转电机1分隔为“检测器8和制动器9”的隔室与“定子6”的隔室的支架部22中。因而，在旋转电机1中，制动器线96和检测器线81可穿过通孔23被引至壳部21中，接着可穿过引出孔24与定子线64一起被引至壳部21的外侧。

因而，根据旋转电机1，与制动器线96和检测器线81从比支架部22更靠近反负载侧的那一侧引至壳体的外侧，并且定子线64从支架部22的负载侧被引至壳体2的外侧的情况相比，可减小沿旋转轴线X的方向比支架部22更靠近反负载侧的那一侧的尺寸(厚度)。

引出孔24可不设置在壳部21的周面中，而可设置在大直径管26的周面中。在这种情况下，定子线64穿过通孔23被引至支架部22的反负载侧，并与制动器线96和检测器线81一起从引出孔24引至大直径管26的外侧。

在采用该构造的情况下，与制动器线96和检测器线81从比支架部22更靠近反负载侧的那一侧引至壳体2的外侧，并且定子线64从支架部22的负载侧被引至壳体2的外侧的情况相比，可减小支架部22在旋转轴线X的方向上的尺寸(厚度)。此外，引出孔24可以是设置在壳体2的外周的多个孔。以下参照图5描述这一方面。

接着，将参照图4说明壳体2的支架部22的刚性。图4是示出了根据本实施方式的壳体2的剖视示意图。在图4中示出了当壳体2由包括轴5的旋转轴线X和轴5的直径延长线的平面剖切时，壳体2的典型截面。此外，图4中的与图1的部件相同的部件具有相同的附图标记。

如图4中所示，壳体2包括形成整体的管状壳部21和板状支架部22。管状壳部21容纳定子6和转子7。板状支架部22设置在壳部21的反负载侧端面上，并且具有开孔25，轴5***穿过该孔。此外，壳体2还包括大直径管26，其与壳部21形成整体，并从壳部21的反负载侧端缘向反负载侧延伸。

而且，壳体2包括直径比大直径管26的直径小的负载侧小直径管27及反负载侧小直径管28。负载侧小直径管27设置成从设置在支架部22的中央的孔25向负载侧延伸，反负载侧小直径管28设置成从孔25向反负载侧延伸。负载侧小直径管27和反负载侧小直径管28与支架部22形成整体。

为此，当由包括轴5的旋转轴线X和轴5的直径延长线的平面剖切时，壳体2具有两个H形截面结构，由图4中的双点划线表示的称为第一H形截面结构F1，而由图4中的点线表示的称为第二H形截面结构F2。

因而，壳体2的第一H形截面结构F1提高“壳部21和大直径管26”与“支架部22”之间的边界部分的刚性。此外，壳体2的第二H形截面结构F2进一步提高“负载侧小直径管27和反负载侧小直径管28”与“支架部22”之间的边界部分的刚性。

以此方式，由于壳体2具有高刚性，所以当定子6例如冷缩装配至壳体2的壳部21时，在供轴5***穿过的孔25中不容易发生位置偏差。因而，支架部22可将检测器8和轴5保持在适当的位置。

如上所述，由于壳体2具有高刚性，所以可防止轴5与检测器8之间的相对位置例如由于转子7的旋转导致的振动而偏离基准。

接着，将参照图5说明根据变型例更改线的布置而获得的旋转电机1a。图5是示出根据本实施方式的另选实施例的旋转电机1a的剖视示意图。在图5中示出了当旋转电机1a由包括轴5的旋转轴线X和轴5的直径延长线的平面剖切时，旋转电机1a的典型截面。在这种情况下，图5中的与图1的部件相同的部件具有相同的附图标记。

如图5中所示，旋转电机1a的构造不同于图1中所示的旋转电机1的构造，其不同之处在于旋转电机1a包括若干孔，例如用于将线从壳体2a的内侧引至外侧的引出孔24和引出孔24a。

更具体地说，旋转电机1a的若干个引出孔24和24a设置在这样的位置处，这些位置沿与轴5的旋转轴线X的方向平行的相同方向与壳部21的端缘间隔预定距离。

在旋转电机1a中，检测器线81从引出孔24a引至壳体2a的外侧，而制动器线96和定子线64从引出孔24引至壳体2a的外侧。换句话说，检测器线81从不同于引出孔24的引出孔24a引至壳体2a的壳部21的外侧，除检测器线81以外的线从引出孔24引出。

以此方式，在旋转电机1a中，流动着比检测器线81的电流大的电流的线(例如制动器线96和定子线64)从不同于检测器线81的引出孔的引出孔24经由与检测器线81不同的路径引至壳体2a的外侧。

因此，旋转电机1a可减少这样的不良影响，即：流过制动器线96和定子线64的大电流对流过检测器线81的与检测器8的检测结果对应的信号电流产生影响。因而，旋转电机1a可防止由于流过制动器线96和定子线64的大电流而使检测器8的检测精度降低。

引出孔24和24a可设置在从壳部21的反负载侧端向反负载侧延伸的大直径管26的周面上。此外，可设置三个或更多个引出孔24和24a。

检测器8可设置在比制动器9的附接位置更接近反负载侧的那一侧。因此，例如当采用比旋转变压器具有更高的热量并因此需要散热的光学检测器时，从检测器发出的热可有效地向反负载侧辐射。

在上述实施方式以及另选实施例中，描述成支架部22和壳部21形成整体。然而，支架部22和壳部21可分别形成。此外，旋转电机1和1a可以是电马达或发电机。

Claims (6)

1.一种旋转电机，该旋转电机包括：

检测器，所述检测器设置在用于与转子一起旋转以在负载侧驱动预定负载的轴的反负载侧，并检测所述轴的旋转位置；以及

制动器，所述制动器以可更换的方式设置在所述检测器的外周侧，并控制所述轴的旋转，

所述制动器包括：与所述轴一起旋转的旋转部分；以及控制所述旋转部分的旋转的制动机构，并且，

所述旋转部分设置在所述检测器的反负载侧。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，该旋转电机还包括支架部，所述支架部包括：管状隔离壁，该管状隔离壁围绕所述检测器的面向所述制动器的外周面，以将所述检测器与所述制动器隔离；以及支承所述轴的支承部。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，所述支架部由用于阻挡磁通的材料形成。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，所述支架部包括检测器罩，该检测器罩闭塞容纳所述检测器的所述管状隔离壁的反负载侧开口部。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其中，所述检测器罩由用于阻挡磁通的材料形成。

6.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，所述支架部包括从容纳转子和用于驱动转子的定子的管状壳部中的反负载侧端缘向反负载侧延伸的管，所述检测器和所述制动器容纳于所述管中。