CN1619921A

CN1619921A - 电机内置式辊轮

Info

Publication number: CN1619921A
Application number: CNA2004100949639A
Authority: CN
Inventors: 林秀俊; 梅田和良
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2005-05-25
Also published as: KR20050049375A; DE102004055296A1; US7086524B2; KR100626747B1; TW200518428A; TWI272757B; US20050109584A1

Abstract

本发明提供一种小型、低成本，同时能使用的温度范围宽，具有高可靠性且可在高输出下连续运转的电机内置式辊轮。电机内置式辊轮(100)在辊轮主体(102)内具备电机(104)，通过电机(104)可对辊轮主体(102)进行旋转驱动。在这样的电机内置式辊轮(100)中，使电机(104)成为无刷DC电机，并且安装了旋转变压器(132)作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构。

Description

电机内置式辊轮

技术领域

本发明涉及在输送机等中使用的电动皮带轮、电动辊轮等电机内置式辊轮。

背景技术

在现有技术中，提出了各种各样的在辊轮主体内具备电机、通过该电机对上述电机主体进行旋转驱动的电机内置式辊轮。这种电机内置式辊轮例如如图5所示，作为配置在输送机2上、用于使搬运物4直接移动的电动辊轮MR使用。或者，如图6所示，也有作为用于经由传送带6使搬运物4移动的电动皮带轮MP使用的。

图7示意性地表示了现有公知的电机内置式辊轮10的侧剖面(例如，参见发明专利文献1)。

该电机内置式辊轮10具备：由近似圆筒形状的部件构成的辊轮主体11、电机12和减速器13。电机12和减速器13被收纳在辊轮主体11的内侧空间内。此外，辊轮主体11的两端部通过一对第1、第2安装托架14、15支撑并可旋转。辊轮主体11可在圆周方向上旋转。电机12在感应电动机中具有：包括卷绕在铁心上的线圈的定子16、同轴地配置在该定子16的内侧空间的笼型转子17。

在该电机内置式辊轮10中，当对电机12通电时，电机轴12A被旋转驱动，该电机轴12A的旋转通过减速器13减速。该减速输出被传递到辊轮主体11，在圆周方向上旋转驱动辊轮主体11。

另外，由于在通过这样的电机内置式辊轮10使大型的搬运物移动的情况下，需要提高电机内置式辊轮10的驱动力，所以就在电机12中使用高输出型的感应电动机。

【专利文献1】日本发明专利公开平6-227630号公报

但是，这样的现有公知的电机内置式辊轮10从其结构上看从电机12和减速器13产生的热容易滞留在辊轮主体11内，在温度上升的降低上有局限性。因此，由于当为了提高电机内置式辊轮10的驱动力而将电机12提高到例如大于等于0.1kw时，连续运转时间受到限制，因此就成为了运转调度上的大障碍。此外，根据情况还有需要内置用于防止电机12的烧损的保护装置。

此外，由于这样的电机输出和连续运转时间受到限制，所以例如当用电动辊轮MR来移动大型的搬运物时，就需要通过使用多个容量小的电动辊轮MR来提高整体的驱动力，这就产生了成本变高的问题。此外，由于当用1个电动辊轮MR搬运大型的搬运物时，需要将电机直径大型化，所以辊轮的外径就变大，就产生了输送机等的搬运机械也变得大型化的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种小型、低成本，同时能使用的温度范围宽，具有高可靠性且可在高输出下连续运转的电机内置式辊轮。

本发明是在辊轮主体内具备电机、通过该电机对上述辊轮主体进行旋转驱动的电机内置式辊轮中，通过使上述电机成为无刷DC电机，并且安装旋转变压器(レゾルバ)作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构，来解决上述课题。

发明人等为了解决现有问题，考虑作为电机内置式辊轮的电机，而采用电机效率比感应电动机高、能够得到大起动转矩的无刷DC电机；作为其磁极位置检测机构而使用霍尔IC(hall IC)。

但是，由于通过采用无刷DC电机虽然能够获得高的输出，但是霍尔IC的耐热性却减弱，限制了可使用的温度范围，所以要解决电机输出和连续运转时间受限的现有问题就变得困难了。因此，通过霍尔IC来高精度地检测旋转角度还是受到限制，不能说霍尔IC适于高精度的反馈控制。

另外，虽然作为磁极检测机构考虑用编码器，但是编码器比霍尔IC耐热和耐振动性还差，能够使用的温度范围和使用环境更受限定。

因此，在本发明中，使电机成为无刷DC电机，并且安装了旋转变压器来作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构。

由于旋转变压器是单纯的线圈构造而不具有电子电路，所以能够使用的温度范围宽，而且小型、可靠性高。因此，通过组合无刷DC电机和旋转变压器就能够最大限度地发挥无刷DC电机的优点，在小型、低成本的同时，能够使用的温度范围变宽了并具有高可靠性。此外，还能够获得在现有不能连续运转的辊轮直径小于等于125mm、电机容量大于等于0.1kw的高输出区域中可连续运转的电机内置式辊轮。

根据本发明，就能提供一种小型、低成本，同时能使用的温度范围宽，具有高可靠性且可在高输出下连续运转的电机内置式辊轮。

附图说明

图1是本发明的实施例涉及的电机内置式辊轮的侧剖面图。

图2是部分放大表示图1中的电机内置式辊轮的旋转变压器周边的局部放大图。

图3是从图1的箭头III方向看去的端面图。

图4是从图1的箭头IV方向看去的端面图。

图5是表示将电机内置式辊轮适用于电动辊轮的例子的概略正面图。

图6是表示将电机内置式辊轮适用于电动皮带轮的例子的概略正面图。

图7是表示现有的电机内置式辊轮的侧剖面图。

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的实施例。

图1和图2表示本发明的实施例涉及的电机内置式辊轮100。图1是对应于上述图6的电机内置式辊轮(ロ一ラ)100的侧剖面图，图2是其主要部分的放大图，图3、图4分别是从图1中的箭头III、IV看去的端面图。

电机内置式辊轮100的辊轮主体102由近似圆筒形状的部件构成。在辊轮主体102的内侧空间内，分别收容有电机104和减速器106。此外，在辊轮主体102的两端部102A、102B，经由环状部件108、110配置了轴承112、114，进而，经由该轴承112、114保持了一对第1、第2安装托架116、118，并使它们相对于辊轮主体102可旋转。即，辊轮主体102以一对第1、第2安装托架116、118为中心，在圆周方向上可旋转。

第1、第2安装托架116、118分别由近似圆板状的部件构成，起到作为闭塞辊轮主体102的两端部102A、102B的辊轮盖的作用。在第1、第2安装托架116、118，如图3、图4所示，安装轴116a和118a分别在轴向上突出设置。第1、第2安装托架116、118经由该安装轴116a和118a固定到输送机机架等外部部件上。此外，在该第1、第2安装托架116、118设有用于谋求辊轮主体102的内部与外部的通气的贯通孔116e～116h和118e～118h。另外，设在第1安装托架116上的4个贯通孔116e～116h中，在贯通孔116e插通有连接在电机104上的电机配线120。

回到图1，在第1安装托架116的一端侧(辊轮主体102的中央侧)设有框部116j。框部116j与轴承112的端面112a对接。此外，在第1安装托架116的另一端侧配合有止动轮113，与轴承112的端面112b对接。即，轴承112被第1安装托架116限制了其在轴线方向的移动。

另外，在第2安装托架118的一端侧(辊轮主体102的中央侧)设有框部118j。框部118j与轴承114的端面114a对接。此外，在第2安装托架118的另一端侧配合有止动轮115，与轴承114的端面114b对接。即，轴承114被第2安装托架118限制了其在轴线方向的移动。

电机104是无刷DC电机。这里，所谓“无刷DC电机”表示需要磁极位置检测传感器的永久磁铁型同步电机。该电机104的电机轴104A通过嵌入电机外壳122的一对轴承124、126在两端支撑并可旋转。该电机轴104A的一端侧(图中的左侧)从轴承126进而以单侧支撑的状态延伸、突出，并直接作为减速器106的输入轴128使用。

另外，在电机轴104A的另一端侧(图中的右侧)，如在图2放大显示的那样，分别配设有进行电机轴104A的制动的制动器130、检测电机轴104A的磁极位置的旋转变压器(磁极位置检测机构)132、以及可与电机轴104A一起旋转的空冷风扇134。另外，电机104的电机外壳122、制动器130、以及冷却风扇134的扇盖136通过多个螺栓138(只图示了一部分)来连结并一体化。

制动器130具备：连结固定在电机外壳122上的环状的励磁线圈140、固定在该励磁线圈140上的第1制动片142、配设在这些励磁线圈140和第1制动片142之间且可滑动的第2制动片144、以及配设成夹在第1、第2制动片142、144之间并且可与电机轴104A一体旋转的制动轮146。

当励磁线圈140为励磁状态时，第2制动片144被该励磁线圈140吸引，第1、第2制动片142、144脱离制动轮146，电机轴104A成为非制动状态。相反地，当励磁线圈140为非励磁状态时，第2制动片144被推压到制动轮146上，其结果是，制动轮146被第1、第2制动片142、144夹住，电机轴104A成为制动状态。

旋转变压器132包括：同轴地固定在电机轴104A的外周上的转子148、以及配置在该转子148的更外周的近似环形状的定子150。另外，定子150通过由氧化铝(非磁性体)成形的定子保持架(支撑部件)152支撑。

在定子150中，卷绕着包括励磁线圈和2组输出线圈的线圈153，旋转变压器132通过检测(输出线圈的)2相输出电压对(励磁线圈的)励磁电压的相位差，来进行电机轴104A的旋转角度的检测。

回到图1，在本实施例中采用的减速器106是所谓的摆动内啮合式的行星齿轮减速器。该减速器106具有：输入轴(电机轴104A的一端部)128、经由偏心体154嵌入该输入轴128的外周、相对于输入轴128可偏心摆动旋转的外齿齿轮156、与该外齿齿轮156内啮合的内齿齿轮158、以及连结在外齿齿轮156上的摆动轴160。摆动轴160吸收外齿齿轮156的摆动分量，并且可向基本旋转体162传递动力。基本旋转体162与辊轮主体102一体化，并可对该辊轮主体102进行旋转驱动。

下面，对本发明的实施例涉及的电机内置式辊轮100的作用进行说明。

当电机104的电机轴104A(＝输入轴128)旋转一周时，经由偏心体154外齿齿轮156凭借输入轴128的旋转只偏心摆动一周。通过该偏心摆动，内齿齿轮158与外齿齿轮156的(内)啮合位置依次错开并旋转一周。这里，由于外齿齿轮156的齿数只比内齿齿轮158的齿数少N(本例中N＝1)，所以外齿齿轮156相对于内齿齿轮158相位错开相当于该“齿数差N”的部分。但是，在本实施例的情况中，外齿齿轮156经由摆动轴160连结在基本旋转体162上。因此，外齿齿轮156的摆动分量被摆动轴160所吸收，仅将由该相位差产生的自转分量作为减速旋转传递到基本旋转体162，进而传递到辊轮主体102。

根据本发明的实施例涉及的电机内置式辊轮100，使电机104成为无刷DC电机，同时作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构安装了旋转变压器132。因此，就能够成为小型、低成本，同时能使用的温度范围宽，具有高可靠性的电机内置式辊轮。其结果是，能够提供例如辊轮主体102的直径小于等于125mm、电机104的容量大于等于0.1kw的高输出型的电机内置式辊轮。

此外，由于使支撑旋转变压器132的定子150的定子保持架152(支撑部件)成为氧化铝(非磁性体)，所以能够以更高的精度来检测电机轴104A的旋转角度。即，由于电机内置式辊轮100具备具有励磁线圈140的制动器130，所以通过电机轴104A、制动器130以及旋转变压器132就形成了磁回路，有使旋转变压器132的检测精度下降的危险。但是，通过使由非磁性体构成的定子保持架152介于制动器130与旋转变压器132之间，就能够防止旋转变压器132的检测精度的下降。

另外，在上述实施例中，虽然通过由氧化铝成形的定子保持架152来支撑定子150，但是本发明并不限定于此，也可以通过由氧化铝以外的非磁性体成形的支撑部件来支撑，此外，还可以通过其他的部件来支撑定子150。

即，本发明涉及的电机内置式辊轮并不限定于上述实施例涉及的电机内置式辊轮100中的构造和形状等，只要是使电机成为无刷DC电机，并且作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构而安装了旋转变压器的电机内置式辊轮就可以。

产业上的可利用性

本发明涉及的电机内置式辊轮可以适用于在输送机等中使用的电动皮带轮和电动辊轮等领域中。

Claims

1.一种电机内置式辊轮，其是在辊轮主体内具备电机，通过该电机对上述辊轮主体进行旋转驱动的，其特征在于，

上述电机为无刷DC电机，并且安装了旋转变压器作为该无刷DC电机的磁极位置检测机构。

2.如权利要求1所述的电机内置式辊轮，其特征在于，

支撑上述旋转变压器的定子的支撑部件为非磁性体。

3.如权利要求1或2所述的电机内置式辊轮，其特征在于，

上述电机的容量大于等于0.1kw。

4.如权利要求1或2所述的电机内置式辊轮，其特征在于，

上述辊轮主体的直径小于等于125mm。