CN117999732A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的磁极的旋转电机的一个方案具备：转子，其具有以中心轴线为中心沿轴向延伸的轴以及沿周向排列的多个转子磁铁，且绕中心轴线旋转；定子，其具有线圈，且从径向外侧包围转子；外壳，其支撑定子；一对磁轴承，其分别位于转子磁铁的轴向一方侧和另一方侧；旋转角传感器，其位于定子的轴向一方侧或另一方侧，检测转子磁铁的磁场，测定转子的旋转角；第一偏心传感器，其位于转子磁铁的轴向一方侧，测定轴的偏心；以及控制部，其控制流通于线圈的电流。定子通过在线圈流通磁场电流而在轴向上能够旋转地保持转子。磁轴承在径向上能够旋转地保持转子。控制部基于第一偏心传感器的输出结果控制磁场电流。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。本申请基于2021年9月30日在日本申请的日本特愿2021-160993号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

以往，已知一种通过磁轴承悬浮的无轴承马达。在专利文献1中公开了一种在轴向上产生转子的主动的支撑力的径向间隙型的无轴承马达。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-121098号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在现有的无轴承马达中，分别设有用于控制转子的旋转角及转子的轴向的位置的传感器。在将这样的无轴承马达实用化时，由于外在原因，转子容易产生偏心。本发明者想到对转子的偏心进行监视，用于控制对定子供给的电流。

本发明的目的之一在于提供一种旋转电机，其通过基于转子的偏心控制流通于线圈的电流而提高了可靠性。

用于解决课题的方案

本发明的磁极的旋转电机的一个方案具备：转子，其具有以中心轴线为中心沿轴向延伸的轴以及沿周向排列的多个转子磁铁，且绕上述中心轴线旋转；定子，其具有线圈，且从径向外侧包围上述转子；外壳，其支撑上述定子；一对磁轴承，其分别位于上述转子磁铁的轴向一方侧和另一方侧；旋转角传感器，其位于上述定子的轴向一方侧或另一方侧，检测上述转子磁铁的磁场，测定上述转子的旋转角；第一偏心传感器，其位于上述转子磁铁的轴向一方侧，测定上述轴的偏心；以及控制部，其控制流通于上述线圈的电流。上述定子通过在上述线圈流通磁场电流而在轴向上能够旋转地保持上述转子。上述磁轴承在径向上能够旋转地保持上述转子。上述控制部基于上述第一偏心传感器的输出结果控制上述磁场电流。

发明效果

根据本发明的一个方案，能够提供通过基于转子的偏心控制流通于线圈的电流而提高了可靠性的旋转电机。

附图说明

图1是一实施方式的旋转电机的剖视示意图。

图2是一实施方式的旋转角传感器的立体图。

图3是一实施方式的偏心传感器的立体图。

具体实施方式

在以下的说明中，将中心轴线J的轴向、即与上下方向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。在本实施方式中，上侧(+Z)相当于轴向一方侧，下侧(-Z)相当于轴向另一方侧。此外，上下方向、上侧以及下侧仅是用于说明各部的相对位置关系的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称表示的配置关系等以外的配置关系等。

(旋转电机)

图1是沿着中心轴线J的截面的旋转电机1的剖视示意图。本实施方式的旋转电机1具有转子10、定子20、一对磁轴承40、一对带肩螺栓(位置调整部件)50、旋转角传感器60、一对偏心传感器70、收纳它们的外壳30以及控制部90。

此外，在以下的说明中，将一对偏心传感器70中的位于上侧的一方称为上侧偏心传感器(第一偏心传感器)70A，将位于下侧的另一方称为下侧偏心传感器(第二偏心传感器)70B。同样地，将一对带肩螺栓50中的位于上侧的一方称为上侧带肩螺栓50A，将位于下侧的另一方称为下侧带肩螺栓50B。并且，将一对磁轴承40中的位于上侧的一方称为上侧磁轴承40A，将位于下侧的另一方称为下侧磁轴承40B。此外，一对偏心传感器70彼此为相同形态。一对带肩螺栓50彼此为相同形态。一对磁轴承40彼此为相同形态。

(定子)

定子20为以中心轴线J为中心的圆环状。在定子20的径向内侧配置有转子10。即，定子20从径向外侧包围转子10。定子20具有多个线圈21、定子铁芯22以及省略图示的绝缘体。

定子铁芯22由沿着轴向层叠的多个电磁钢板构成。定子铁芯22具有主铁芯部23以及一对轴承用铁芯部24。一对轴承用铁芯部24中的一方配置于主铁芯部23的上侧，另一方配置于主铁芯部23的下侧。主铁芯部23主要为了产生对转子10赋予转矩的磁场而发挥作用。另一方面，轴承用铁芯部24主要为了产生在轴向上保持转子10的磁场而发挥作用。

主铁芯部23具有铁芯背部23a以及多个齿部23b。铁芯背部23a为以中心轴线J为中心的圆环状。铁芯背部23a的外周面固定于外壳30的内周面。

齿部23b从铁芯背部23a的径向内侧面向径向内侧延伸。多个齿部23b在周向上彼此隔开间隔地配置于铁芯背部23a的径向内侧面。在本实施方式中，多个齿部23b在周向上等间隔地排列。在齿部23b隔着省略图示的绝缘性的绝缘体装配有线圈21。

线圈21通过在齿部23b卷绕导线而构成。本实施方式的旋转电机是三相交流马达。因此，线圈21的数量是3的倍数。在多个线圈中流通相位每120°地错开的交流电流。另外，线圈的相数不限于本实施方式。

线圈21具有上侧线圈末端21a以及下侧线圈末端21b。上侧线圈末端21a是线圈21的一部分，是比齿部23b的上端面向上侧突出的部分。同样，下侧线圈末端21b是线圈21的一部分，是比齿部23b的下端面向下侧突出的部分。

轴承用铁芯部24具有轴承用铁芯背部24a以及多个轴承用齿部24b。轴承用铁芯背部24a与轴承用铁芯背部24a为相同形状，从轴向观察，与主铁芯部23的铁芯背部23a重叠。主铁芯部23的上侧的轴承用铁芯背部24a配置于上侧线圈末端21a的径向外侧。主铁芯部23的下侧的轴承用铁芯背部24a配置于下侧线圈末端21b的径向外侧。

从轴向观察，轴承用齿部24b与齿部23b重叠。主铁芯部23的上侧的轴承用齿部24b从轴承用铁芯背部24a的上端部向径向内侧延伸。主铁芯部23的上侧的轴承用齿部24b位于上侧线圈末端21a的上侧。主铁芯部23的下侧的轴承用齿部24b从轴承用铁芯背部24a的下端部向径向内侧延伸。主铁芯部23的下侧的轴承用齿部24b位于下侧线圈末端21b的下侧。

(转子)

转子10绕中心轴线J旋转。转子10具有轴11、转子铁芯13、在转子铁芯13的外周面沿周向排列的多个转子磁铁12、一对间隔件19以及一对磁铁底座部15。

轴11是以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆柱状。轴11是以中心轴线J为中心的旋转对称形状。轴11的外周面从轴向的中央朝向上侧和下侧分别配置有多个台阶。多个台阶面相对于轴11的中央上下对称地配置。

转子铁芯13固定于轴11的外周面。转子铁芯13配置于轴11的轴向的中央。在转子铁芯13的外周面固定有多个转子磁铁12。

转子磁铁12在径向上被磁化。转子磁铁12在轴向上被分割成两部分。即，转子磁铁12具有相互上下分割的两个区域(上侧区域以及下侧区域)。相互分割的两个区域的N极以及S极的方向(即，磁化方向)相互反转。转子磁铁12的上侧区域的轴向尺寸比下侧区域大。转子磁铁12的上侧区域在径向上与主铁芯部23以及上侧线圈末端21a对置。另一方面，转子磁铁12的下侧区域在径向上与下侧线圈末端21b对置。

当在线圈21中流通作为磁场电流的交流电流时，在定子20与转子10之间形成对转子10赋予转矩的磁场。由此，定子20使转子10绕中心轴线J旋转。

另外，通过在线圈21流通磁场电流，在定子20与转子10之间形成沿轴向支撑转子10的磁场。更具体而言，从上侧线圈末端21a以及位于上侧线圈末端21a的上侧的轴承用齿部24b产生吸引在径向上对置的转子磁铁12的上侧区域的磁场。并且，从下侧线圈末端21b和位于下侧线圈末端21b的下侧的轴承用齿部24b产生吸引在径向上对置的转子磁铁12的下侧区域的磁场。由此，定子20可旋转地在轴向上保持转子10。即，本实施方式的定子20作为通过在线圈21流通电流而产生对转子10的主动的支撑力的主动型磁轴承发挥作用。

间隔件19是以中心轴线J为中心的圆筒状。间隔件19分别位于转子铁芯13的轴向一方侧(上侧)以及另一方侧(下侧)。间隔件19被轴11插通。在以下的说明中，在区分一对间隔件19的情况下，有时将配置于上侧的一方称为上侧间隔件19A，将配置于下侧的另一方称为下侧间隔件19B。

间隔件19分别在转子铁芯13的上侧以及下侧配置于转子铁芯13与磁铁底座部15之间。间隔件19保持转子铁芯13与磁铁底座部15之间的轴向的距离。

在下侧间隔件19B的径向外侧配置有旋转角传感器60的基板61。下侧间隔件19B在轴向上在转子铁芯13的下侧且在转子铁芯13与磁铁底座部15之间设置配置基板61的空间。

根据本实施方式，转子10具有一对间隔件19，因此能够改变各个间隔件19的重量比等，而容易地调整转子10的重心G位置。由此，能够抑制转子10的偏心旋转。而且，通过改变各个间隔件19的轴向尺寸，能够在比间隔件19靠轴向的外侧调整安装于转子10的部件的轴向位置。

此外，在本实施方式的转子10中，对间隔件19在一个部位各配置一个的情况进行了说明。但是，也可以采用如下结构：准备轴向尺寸小的多种间隔件19，在一个部位沿轴向层叠配置多种间隔件19。在该情况下，通过间隔件19的种类的组合，能够进行多种轴向的位置调整。

磁铁底座部15保持磁轴承40的内侧磁铁41。磁铁底座部15是以中心轴线J为中心的圆环状。磁铁底座部15被轴11插通。另外，磁铁底座部15的内周面通过粘接剂等固定于轴11的外周面。另外，也可以是向设于轴11的外螺纹***螺母，将磁铁底座部15固定在该螺母与轴11的台阶面之间。

磁铁底座部15具有圆筒状的磁铁支撑筒部15d以及位于磁铁支撑筒部15d的一端的凸缘部15f。在磁铁支撑筒部15d的外周面通过粘接剂等固定有内侧磁铁41。凸缘部15f与内侧磁铁41的朝向轴向的一面接触。凸缘部15f将内侧磁铁41相对于磁铁底座部15在轴向上定位。

一对磁铁底座部15中的上侧的一方位于上侧间隔件19A的上侧并与上侧间隔件19A的上端面接触。另外，一对磁铁底座部15中的下侧的另一方位于下侧间隔件19B的下侧并与下侧间隔件19B的下端面接触。根据本实施方式，通过改变上侧间隔件19A以及下侧间隔件19B的轴向尺寸，能够调整磁轴承40的内侧磁铁41的轴向位置。通过调整内侧磁铁41的轴向位置，能够调整在与外侧磁铁42之间作用的排斥力的平衡，能够使磁轴承40对轴11的保持稳定。

在此，将磁铁底座部15的朝向轴向的一对面中的与间隔件19接触的一方的面称为接触面15a，将朝向其相反侧的另一方的面称为台阶面15b。即，转子10具有朝向轴向的台阶面15b。

台阶面15b与带肩螺栓50在轴向上对置。本实施方式的转子10具有分别位于转子磁铁12的轴向一方侧和另一方侧的两个磁铁底座部15。因此，转子10具有位于转子磁铁12的上侧并朝向上侧的台阶面15b和位于转子磁铁12的下侧并朝向下侧的台阶面15b。

(磁轴承)

磁轴承40具有内侧磁铁41和外侧磁铁42。内侧磁铁41以及外侧磁铁42分别为筒状。内侧磁铁41固定于转子10。另一方面，外侧磁铁42固定于外壳30。外侧磁铁42从径向外侧包围内侧磁铁41。

内侧磁铁41以及外侧磁铁42分别沿轴向被磁化。内侧磁铁41的磁化方向和在径向上与该内侧磁铁41对置的外侧磁铁42的磁化方向相互一致。

在本实施方式中，在一个磁轴承40设置有沿轴向排列的两个内侧磁铁41。两个内侧磁铁41的磁化方向相互反转。同样地，在一个磁轴承40设置有沿轴向排列的两个外侧磁铁42，这两个外侧磁铁42的磁化方向相互反转。在本实施方式中，位于上侧的内侧磁铁41以及外侧磁铁42的上侧为N极，下侧为S极，位于下侧的内侧磁铁41以及外侧磁铁42的上侧为S极，下侧为N极。

磁轴承40通过内侧磁铁41和外侧磁铁42在径向上相互排斥，从而可旋转地在径向上保持转子10。由此，本实施方式的磁轴承40是在径向上保持转子10的被动型的磁轴承。

本实施方式的磁轴承40分别配置于转子磁铁12的轴向一方侧以及另一方侧。由此，一对磁轴承40能够由转子10双支撑构造保持，能够稳定地保持转子10。

在图1中示出表示转子10的重心G的轴向位置的重心基准线L。转子10的重心G配置于重心基准线L与中心轴线J的交点。在本实施方式中，磁轴承40分别配置于转子10的重心G的轴向一方侧以及另一方侧。因此，一对磁轴承40能够抑制转子10的偏心旋转。

在本实施方式中，从转子10的重心G到轴向一方侧的磁轴承40(上侧磁轴承40A)的轴向的距离尺寸d1和从转子10的重心G到轴向另一方侧的磁轴承40(下侧磁轴承40B)的轴向的距离尺寸d2彼此相等。在转子10偏心旋转的情况下，转子10的上侧和下侧相对于重心G对称地偏心旋转。根据本实施方式，通过使上述的距离尺寸d1、d2相互一致，在转子10偏心旋转的情况下，能够使一对磁轴承40对转子10施加的径向的支撑力一致，并且使力的方向为相反方向。由此，能够通过一对磁轴承40来降低转子10的偏心量。

此外，在此，“转子10的重心G”是指通过来自定子20的磁力绕中心轴线J旋转的部分的重心。在本实施方式中未图示，但包含固定于轴11的端部的输出部分作为转子10的一部分来评价重心G的位置。作为一例，在旋转电机1是泵的动力的情况下，固定于轴11的端部的输出部分是叶轮。在该情况下，在将叶轮安装于轴11的状态下评价转子10的重心G的位置。

(外壳)

外壳30具有外壳主体31、上侧磁铁保持部(磁铁保持部)34、下侧磁铁保持部(磁铁保持部)37、一对带肩螺栓保持部(保持部)35、上侧罩(罩)36以及下侧罩(罩。)38。

在外壳主体31的上侧连结有上侧磁铁保持部34、带肩螺栓保持部35以及上侧罩36。另一方面，在外壳主体31的下侧连结有下侧磁铁保持部37、带肩螺栓保持部35以及下侧罩38。

外壳主体31为在上下方向上开口的筒状。外壳主体31具有定子保持部31a、位于定子保持部31a的上侧的上侧连结部31b以及位于定子保持部31a的下侧的下侧连结部31c。

定子保持部31a为以中心轴线J为中心的筒状。定子保持部31a从径向外侧包围定子铁芯22。由此，外壳支撑定子20。在上侧连结部31b连结有上侧磁铁保持部34。

上侧磁铁保持部34为以中心轴线J为中心的圆环状。上侧磁铁保持部34从上侧螺纹固定于外壳主体31的上侧连结部31b。

在上侧磁铁保持部34设置有从上表面向下侧凹陷的凸缘收纳凹部34p以及在凸缘收纳凹部34p的底面开口的磁铁保持孔34h。凸缘收纳凹部34p在上侧开口。从轴向观察，凸缘收纳凹部34p为以中心轴线J为中心的圆形。

上侧磁铁保持部34的磁铁保持孔34h是以中心轴线J为中心沿轴向延伸的贯通孔。轴11插通于磁铁保持孔34h。在磁铁保持孔34h的内周面通过粘接剂固定有上侧磁轴承40A的外侧磁铁42。由此，上侧磁铁保持部34保持外侧磁铁42。在磁铁保持孔34h的内周面设置有朝向上侧的磁铁支撑面34k。磁铁支撑面34k与外侧磁铁42的下表面接触。通过外侧磁铁42与磁铁支撑面34k接触，外侧磁铁42相对于外壳30在轴向上被定位。

下侧磁铁保持部37为以中心轴线J为中心的圆环状。下侧磁铁保持部37从下侧螺纹固定于外壳主体31的下侧连结部31c。

在下侧磁铁保持部37设置有从下表面向上侧凹陷的凸缘收纳凹部37p以及在凸缘收纳凹部37p的底面开口的磁铁保持孔37h。凸缘收纳凹部37p在下侧开口。从轴向观察，凸缘收纳凹部37p为以中心轴线J为中心的圆形。

下侧磁铁保持部37的磁铁保持孔37h是以中心轴线J为中心沿轴向延伸的贯通孔。轴11插通于磁铁保持孔37h。在磁铁保持孔37h的内周面通过粘接剂固定有下侧磁轴承40B的外侧磁铁42。由此，下侧磁铁保持部37保持外侧磁铁42。在磁铁保持孔37h的内周面设置有朝向下侧的磁铁支撑面37k。磁铁支撑面37k与外侧磁铁42的上表面接触。通过外侧磁铁42与磁铁支撑面37k接触，外侧磁铁42相对于外壳30在轴向上被定位。

在下侧磁铁保持部37与外壳主体31之间设置有沿径向内外贯通的贯通孔部30h。在贯通孔部30h的内部配置有作为旋转角传感器60的基板61的一部分的伸出部61b。

一对带肩螺栓保持部35中的一方固定于上侧磁铁保持部34，另一方固定于下侧磁铁保持部37。一对带肩螺栓保持部35彼此为相同形态。

带肩螺栓保持部35具有螺母部35d和位于螺母部35d的轴向一端的固定凸缘部35f。螺母部35d为以中心轴线J为中心的圆筒状。即，螺母部35d以中心轴线J为中心沿轴向延伸。螺母部35d具有在内周面设置有内螺纹的螺纹孔35h。在螺母部35d的螺纹孔35h中***带肩螺栓50。由此，带肩螺栓保持部35保持带肩螺栓50。即，带肩螺栓保持部35保持于外壳30。

在以下的说明中，有时将一对带肩螺栓保持部35中的位于上侧的一方称为上侧带肩螺栓保持部35A，将位于下侧的另一方称为下侧带肩螺栓保持部35B。

在上侧带肩螺栓保持部35A中，固定凸缘部35f从螺母部35d的下端部向径向外侧延伸。另一方面，在下侧带肩螺栓保持部35B中，固定凸缘部35f从螺母部35d的上端部向径向外侧延伸。

上侧带肩螺栓保持部35A的固定凸缘部35f从上侧螺纹固定于上侧磁铁保持部34。即，上侧带肩螺栓保持部35A固定于上侧磁铁保持部34。上侧带肩螺栓保持部35A的固定凸缘部35f配置于上侧磁铁保持部34的凸缘收纳凹部34p内。

另一方面，下侧带肩螺栓保持部35B的固定凸缘部35f从下侧螺纹固定于下侧磁铁保持部37。即，下侧带肩螺栓保持部35B固定于下侧磁铁保持部37。下侧带肩螺栓保持部35B的固定凸缘部35f配置于下侧磁铁保持部37的凸缘收纳凹部37p内。

上侧带肩螺栓保持部35A在固定凸缘部35f覆盖上侧磁轴承40A的外侧磁铁42的上端面(朝向轴向的端面)的至少一部分。同样地，下侧带肩螺栓保持部35B在固定凸缘部35f覆盖下侧磁轴承40B的外侧磁铁42的下端面(朝向轴向的端面)的至少一部分。因此，上侧带肩螺栓保持部35A以及下侧带肩螺栓保持部35B分别抑制外侧磁铁42在轴向上脱离。

在固定凸缘部35f的下表面设置有在轴向上开口的凹部35g。凹部35g具有底面(间隙对置面)35b。凹部35g的底面35b隔着间隙与内侧磁铁41在轴向上对置。通过在固定凸缘部35f设置凹部35g，在固定凸缘部35f与内侧磁铁41之间设置间隙，抑制固定凸缘部35f与内侧磁铁41的干涉。

从轴向观察，凹部35g为以中心轴线J为中心的圆形。此外，上侧带肩螺栓保持部35A的凹部35g在下侧开口，下侧带肩螺栓保持部35B的凹部35g在上侧开口。另外，上侧带肩螺栓保持部35A的凹部35g的底面35b朝向下侧，下侧带肩螺栓保持部35B的凹部35g的底面35b朝向上侧。螺母部35d的螺纹孔35h在底面35b开口。

上侧罩36位于上侧磁铁保持部34的上侧。上侧罩36为以中心轴线J为中心的筒状。上侧罩36具有上罩筒部36a、上罩底部36b以及上罩凸缘部36f。

上罩筒部36a为以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆筒状。上罩底部36b从上罩筒部36a的上端向径向内侧延伸。上罩筒部36a为沿着与中心轴线J正交的平面的板状。在上罩筒部36a的中央设置有使轴11插通的轴插通孔36h。

上罩凸缘部36f从上罩筒部36a的下端向径向外侧延伸。上罩凸缘部36f螺纹固定于上侧磁铁保持部34。上罩凸缘部36f的一部分与配置于凸缘收纳凹部34p内的固定凸缘部35f重叠。

根据本实施方式，上侧带肩螺栓保持部35A在轴向上被上侧磁铁保持部34和上侧罩36夹着。因此，带肩螺栓保持部35的保持通过上侧磁铁保持部34和上侧罩36而更可靠。另外，也能够采用如下固定构造：通过调整带肩螺栓保持部35的尺寸，不使用螺纹而将带肩螺栓保持部35固定于上侧磁铁保持部34。

下侧罩38位于下侧磁铁保持部37的下侧。下侧罩38为以中心轴线J为中心的筒状。下侧罩38具有下罩筒部38a、下罩底部38b以及下罩凸缘部38f。

下罩筒部38a为以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆筒状。下罩底部38b从下罩筒部38a的下端向径向内侧延伸。下罩筒部38a为沿着与中心轴线J正交的平面的板状。在下罩筒部38a的中央设置有使轴11插通的轴插通孔38h。

下罩凸缘部38f从下罩筒部38a的下端向径向外侧延伸。下罩凸缘部38f螺纹固定于下侧磁铁保持部37。下罩凸缘部38f的一部分与配置于凸缘收纳凹部37p内的固定凸缘部35f重叠。即，带肩螺栓保持部35在轴向上被下侧磁铁保持部37和下侧罩38夹着。因此，下侧带肩螺栓保持部35B与上侧带肩螺栓保持部35A同样地被下侧磁铁保持部37和下侧罩38可靠地保持。

上侧罩36以及下侧罩38分别覆盖偏心传感器70以及带肩螺栓50。由此，上侧罩36以及下侧罩38能够保护偏心传感器70以及带肩螺栓50，抑制伴随与其他部件的碰撞等的损伤。另外，上侧罩36以及下侧罩38能够抑制带肩螺栓50与其他部件接触而沿轴向移动。此外，将上侧罩36以及下侧罩38拆下后进行带肩螺栓50的操作。

(带肩螺栓(位置调整部件))

带肩螺栓50具有轴部50b和头部50c。轴部50b以中心轴线J为中心沿轴向延伸。在轴部50b的外周面设置有外螺纹50p。外螺纹50p***带肩螺栓保持部35的螺纹孔35h。由此，带肩螺栓50保持于带肩螺栓保持部35。另外，带肩螺栓50通过使轴部50b旋转而相对于带肩螺栓保持部35在轴向上移动。

头部50c配置于轴部50b的一端。头部50c从轴部50b的外周面向径向外侧以凸缘状延伸。从轴向观察，头部50c的外周面为六边形。头部50c是为了使用扳手等使带肩螺栓50旋转而设置的。

带肩螺栓50具有位于头部50c的前端且朝向轴向的对置面50a。上侧带肩螺栓50A的对置面50a朝向下侧。另一方面，下侧带肩螺栓50B的对置面50a朝向上侧。对置面50a在轴向上与转子10的台阶面15b对置。

本实施方式的转子10通过在定子20的线圈21流通磁场电流而相对于定子20在轴向上被保持。转子10在旋转电机1起动前在轴向上不被保持。因此，转子10受磁轴承40的磁力以及重力以偏向轴向的任一方侧的状态被支撑。起动前的转子10以上侧的台阶面15b与上侧带肩螺栓50A的对置面50a接触或者下侧的台阶面15b与下侧带肩螺栓50B的对置面50a接触中的任一状态支撑于外壳30。

本实施方式的带肩螺栓50通过旋转而相对于外壳30沿轴向移动。在起动前的旋转电机1中，当使与转子10的台阶面15b接触的一方的带肩螺栓50沿轴向移动时，转子10与带肩螺栓50一起沿轴向移动。

若转子10在轴向上不配置于特定的位置的范围(可悬浮范围)内，则在起动时从定子20赋予转子10的支撑力无法使转子10悬浮。

根据本实施方式，通过使带肩螺栓50移动，能够使转子10移动到可悬浮范围内。即，能够根据转子磁铁12的磁力的个体差来调整转子10的起动前的位置，能够与转子磁铁12的个体差无关地顺滑地起动旋转电机1。

此外，转子10的可悬浮范围主要由转子磁铁12的磁力的个体差决定。因此，基于带肩螺栓50的转子10的起动前的位置在调整一次后，原则上不需要再调整。然而，根据旋转电机1的使用环境，在转子磁铁12产生退磁的情况下等，需要再次调整。

根据本实施方式，通过采用带肩螺栓50作为位置调整部件，能够通过带肩螺栓50的旋转容易地进行起动前的转子10的定位。根据本实施方式，仅通过使带肩螺栓50旋转就能够调整转子10的位置，因此即使在需要再次调整的情况下，作业者也能够容易地进行调整。

此外，在本实施方式中，对采用通过螺纹机构沿轴向移动的带肩螺栓50作为位置调整部件的情况进行了说明。但是，位置调整部件也可以是其他结构。例如，也可以采用通过夹入垫片来在轴向上进行位置调整的部件作为位置调整部件。

另外，根据本实施方式的旋转电机1，带肩螺栓50分别位于转子磁铁12的轴向一方侧(上侧)以及另一方侧(下侧)。另外，一对带肩螺栓50分别具有在轴向上朝向相反侧的对置面50a。即，根据本实施方式，能够通过一对带肩螺栓50分别调整可悬浮范围的上端位置和下端位置。因此，在起动前的转子10偏向轴向的一方侧以及另一方侧中的任一方向的情况下，也能够使旋转电机1顺滑地起动。

而且，根据本实施方式，在伴随着一方的带肩螺栓50对转子10的位置调整而使另一方带肩螺栓50的对置面50a与转子10的台阶面15b的间隙变得极窄的情况下，也能够调整另一方带肩螺栓50而确保间隙足够宽。由此，能够可靠地抑制带肩螺栓50与转子10的干涉，确保转子10的顺滑的旋转。

根据本实施方式，带肩螺栓50从设置于带肩螺栓保持部35的凹部35g的底面35b向下侧突出。根据本实施方式，在带肩螺栓保持部35设置有凹部35g，因此能够在底面35b与转子10的台阶面15b之间设置间隙，确保带肩螺栓保持部35的调整量。

在带肩螺栓50设置有沿轴向贯通的中央孔50h。中央孔50h以中心轴线J为中心沿轴向延伸。轴11通过中央孔50h。中央孔50h在带肩螺栓的轴向中部设置有内径变小的小径部50s。中央孔50h的内周面与轴11的外周面之间的间隙在小径部50s处最窄。

根据本实施方式，轴11通过带肩螺栓50的中央孔50h，因此能够抑制因中央孔50h的内侧面与轴11的干涉而使轴11的倾斜变得过大。由此，即使在轴11产生了偏心的情况下，也能够抑制转子磁铁12与定子20的干涉、以及磁轴承40中的内侧磁铁41与外侧磁铁42的干涉等。

本实施方式的中央孔50h在小径部50s处与轴11的间隙变窄。因此，能够更有效地抑制轴11的倾斜。而且，也可以使小径部50s的内周面与轴11的外周面之间的间隙比磁轴承40的内侧磁铁41与外侧磁铁42之间的间隙窄。在该情况下，能够更可靠地抑制内侧磁铁41与外侧磁铁42的干涉。

在本实施方式的中央孔50h的轴向的一方侧设有内径增大的大径开口50k。从轴向观察，大径开口50k为以中心轴线J为中心的圆形。

(旋转角传感器)

旋转角传感器60位于定子20的下侧。旋转角传感器60检测转子磁铁12的磁场并测量转子10的旋转角。

旋转角传感器60具有沿与中心轴线J正交的平面延伸的基板61、安装于基板的多个(在本实施方式中为六个)磁场检测元件(磁场检测部)62、覆盖并保护基板61以及磁场检测元件62的传感器支架68、以及连接线束端子的连接器69。

图2是旋转角传感器60的立体图。此外，在图2中，省略传感器支架68以及连接器69的图示。

基板61具有以中心轴线J为中心的圆环状的圆环部61a、从圆环部61a的外缘向径向外侧延伸的伸出部61b、以及位于伸出部61b的前端的端子配置部61c。圆环部61a从径向外侧包围轴11。在圆环部61a安装有六个磁场检测元件62。

如图1所示，圆环部61a配置于外壳30的内部。基板61的伸出部61b配置于贯通外壳30的外周面的贯通孔部30h。因此，伸出部61b以跨外壳30的内外的方式延伸。并且，端子配置部61c配置于外壳30的外部。在端子配置部61c安装有连接器69。

磁场检测元件62是例如霍尔元件。磁场检测元件62安装于基板61的上表面。磁场检测元件62在轴向上从基板61朝向转子磁铁12侧(即，上侧)延伸。本实施方式的六个磁场检测元件62沿周向等间隔地排列。各个磁场检测元件62的前端配置于沿周向排列的轴承用齿部24b之间。磁场检测元件62与转子磁铁12的下侧区域在径向上对置。各个磁场检测元件62检测转子磁铁12的磁场。

根据本实施方式的旋转角传感器60，基于转子磁铁12的磁场的变化来测量转子10的旋转角。因此，不需要另外准备用于检测旋转角的磁铁，能够减少部件数量。

本实施方式的旋转角传感器60的磁场检测元件62向转子磁铁12侧延伸。因此，能够使磁场检测元件62接近转子磁铁12，能够提高旋转角传感器60的检测精度。

(偏心传感器)

上侧偏心传感器70A位于转子磁铁12的上侧。上侧偏心传感器70A配置在轴11的上端部的附近。另一方面，下侧偏心传感器70B位于转子磁铁12的下侧。下侧偏心传感器70B配置于轴11的下端部的附近。

上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B检测轴11的上端部以及下端部的径向的位移。即，上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B测量轴11的偏心。

偏心传感器70具有固定于转子10的传感器用磁铁77以及固定于外壳30的传感器主体部76。传感器用磁铁77和传感器主体部76在轴向上对置。在上侧偏心传感器70A中，传感器主体部76位于传感器用磁铁77的上侧，并固定于上罩底部36b。在下侧偏心传感器70B中，传感器主体部76位于传感器用磁铁77的下侧，并固定于下罩底部38b。

传感器主体部76具有传感器基板71、多个(在本实施方式中为四个)磁场检测元件(磁场检测部)72、第一传感器罩78、第二传感器罩79以及连接线束端子的连接器(省略图示)。传感器基板71沿着与中心轴线J正交的平面延伸。磁场检测元件72安装于传感器基板71。第一传感器罩78覆盖并保护传感器基板71的一方的面。第二传感器罩79覆盖并保护传感器基板71的另一方的面以及磁场检测元件72。

传感器用磁铁77固定于轴11。传感器用磁铁77与轴11一起绕中心轴线J旋转。上侧偏心传感器70A的传感器用磁铁77位于轴11的上端部且比上侧带肩螺栓50A靠上侧。下侧偏心传感器70B的传感器用磁铁77位于轴11的下端部且比下侧带肩螺栓50B靠下侧。

图3是偏心传感器70的立体图。此外，在图3中，省略第一传感器罩78以及第二传感器罩79的图示。从轴向观察，传感器基板71为以中心轴线J为中心的圆环状。传感器基板71从径向外侧包围轴11。

磁场检测元件72经由传感器基板71固定于外壳30。磁场检测元件72是例如霍尔元件。上侧偏心传感器70A的磁场检测元件72安装于传感器基板71的下表面。另一方面，下侧偏心传感器70B的磁场检测元件72安装于传感器基板71的上表面。

本实施方式的四个磁场检测元件72沿周向等间隔地排列。磁场检测元件72在轴向上与传感器用磁铁77对置。磁场检测元件72检测传感器用磁铁77的磁场。本实施方式的偏心传感器70具有四个磁场检测元件72，因此能够高精度地测量轴11的偏心。

根据本实施方式的旋转电机1，在转子磁铁12的轴向一方侧以及另一方侧分别配置有偏心传感器70。根据本实施方式，使用一对偏心传感器70，不仅能够测量轴11相对于中心轴线J的错位，还能够三维地测量轴11的倾度。

在本实施方式中，从转子10的重心G到上侧偏心传感器70A的轴向的距离尺寸d3和从转子10的重心G到下侧偏心传感器70B的轴向的距离尺寸d4彼此相等。根据本实施方式，能够等价地处理上侧偏心传感器70A中的轴11的偏心量的测量结果和下侧偏心传感器70B中的轴11的偏心量的测量结果。根据本实施方式，容易进行用于消除转子10的偏心的控制。

(控制部)

控制部90与定子20、旋转角传感器60、上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B电连接。另外，控制部90与省略图示的电源连接。

控制部90和定子20通过电源线连接。另一方面，控制部90与旋转角传感器60、上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B通过信号线连接。控制部90基于从旋转角传感器60、上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B接收到的测量结果，控制定子20。

控制部90具有将从电源供给的电流转换成三相的交流电流的逆变器。控制部90基于旋转角传感器60中的转子10的旋转角的测量结果，控制流向线圈21的交流电流。更具体而言，根据转子10的旋转角的测量结果计算转子10的转速，控制流向线圈21的交流电流的频率。

另外，控制部90基于上侧偏心传感器70A以及下侧偏心传感器70B对转子10的偏心的测量结果，控制流向线圈21的磁场电流，抑制转子10的偏心旋转。即，根据偏心量调整流向线圈21的交流电流的振幅、频率等，使转子10产生抵消转子10的偏心的偏心。由此，控制部90抑制转子10的偏心。由此，能够提高转子10的旋转效率。另外，能够抑制伴随转子10的偏心的转子10与定子20的干涉、以及磁轴承40的内侧磁铁41与外侧磁铁42的干涉，能够提高旋转电机1的可靠性。

根据本实施方式，旋转电机1具有与控制部90连接的偏心传感器70。控制部90能够监视由偏心传感器70得到的转子10的偏心的状态，监视转子10的偏心。由此，在转子10的偏心量过大的情况下，也能够进行使流向线圈21的电流停止而使转子10的旋转停止等控制。结果，能够抑制伴随转子10的偏心的各部分的干涉，能够提高旋转电机1的可靠性。

以上说明了本发明的实施方式及其变形例，但实施方式以及变形例中的各结构以及它们的组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明不受实施方式及其变形例限定。

符号说明

1—旋转电机，10—转子，11—轴，12—转子磁铁，15b—台阶面，19—间隔件，20—定子，21—线圈，30—外壳，34—上侧磁铁保持部(磁铁保持部)，35—带肩螺栓保持部(保持部)，35b—底面(间隙对置面)，35d—螺母部，36—上侧罩(罩)，37—下侧磁铁保持部(磁铁保持部)，38—下侧罩(罩)，40—磁轴承，41—内侧磁铁，42—外侧磁铁，50—带肩螺栓(位置调整部件)，50a—对置面，50h—中央孔，50p—外螺纹，60—旋转角传感器，61—基板，62、72—磁场检测元件(磁场检测部)，70—偏心传感器，70A—上侧偏心传感器(第一偏心传感器)，70B—下侧偏心传感器(第二偏心传感器)，77—传感器用磁铁，90—控制部，d1、d2、d3、d4—距离尺寸，G—重心，J—中心轴线。

Claims (9)

1.一种旋转电机，其特征在于，具备：

转子，其具有以中心轴线为中心沿轴向延伸的轴以及沿周向排列的多个转子磁铁，且绕上述中心轴线旋转；

定子，其具有线圈，且从径向外侧包围上述转子；

外壳，其支撑上述定子；

一对磁轴承，其分别位于上述转子磁铁的轴向一方侧和另一方侧；

旋转角传感器，其位于上述定子的轴向一方侧或另一方侧，检测上述转子磁铁的磁场，测定上述转子的旋转角；

第一偏心传感器，其位于上述转子磁铁的轴向一方侧，测定上述轴的偏心；以及

控制部，其控制流通于上述线圈的电流，

上述定子通过在上述线圈流通磁场电流而在轴向上能够旋转地保持上述转子，

上述磁轴承在径向上能够旋转地保持上述转子，

上述控制部基于上述第一偏心传感器的输出结果控制上述磁场电流。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

具备第二偏心传感器，该第二偏心传感器位于上述转子磁铁的轴向另一方侧，且测定上述轴的偏心。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

从上述转子的重心到上述第一偏心传感器的轴向的距离尺寸和从上述转子的重心到上述第二偏心传感器的轴向的距离尺寸彼此相等。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有分别位于上述转子磁铁的轴向一方侧及另一方侧且被上述轴插通的圆筒状的间隔件。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述第一偏心传感器具有：

传感器用磁铁，其固定于上述轴；以及

磁场检测部，其固定于上述外壳，在轴向上与上述传感器用磁铁对置并检测上述传感器用磁铁的磁场。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

上述第一偏心传感器具有四个上述磁场检测部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述外壳具有以中心轴线为中心的筒状的罩，

上述第一偏心传感器被罩覆盖。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述旋转角传感器具有：

基板，其沿与中心轴线正交的平面延伸；以及

多个磁场检测部，其从上述基板在轴向上朝向上述转子磁铁侧延伸，且沿周向排列。

9.根据权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有被上述轴插通的圆筒状的间隔件，

上述基板配置于上述间隔件的径向外侧。