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旋轉驅動力賦予裝置及其電動裝置的製作方法

2024-03-24 23:16:05


本發明涉及對驅動對象賦予旋轉驅動力的旋轉驅動力賦予裝置及其電動裝置。



背景技術:

作為旋轉驅動力賦予裝置,具備產生旋轉驅動力的電動裝置和使由該電動裝置產生的旋轉驅動力變速而傳遞至驅動對象的變速裝置。

以下的專利文獻1公開有上述那樣的旋轉驅動力賦予裝置。該旋轉驅動力賦予裝置的變速裝置是行星齒輪變速裝置。該變速裝置具有:以軸線為中心而自轉的太陽齒輪;與太陽齒輪卡合、以軸線為中心而公轉且以自身的中心線為中心而自轉的多個行星齒輪;支承多個行星齒輪的臂或者架;以及以軸線為中心而呈環狀排列有多個齒且與行星齒輪卡合的內齒輪。在臂上固定有以軸線為中心而沿軸向延伸的臂軸。該臂軸成為與驅動對象連接的輸出軸。

該旋轉驅動力賦予裝置的電動裝置具有:以軸線為中心而使太陽齒輪自轉的副電動機;將副電動機的旋轉驅動力傳遞至太陽齒輪的傳遞機構;以軸線為中心而使內齒輪自轉的主電動機;將主電動機的旋轉驅動力傳遞至內齒輪的傳遞機構。副電動機的轉子軸以及主電動機的轉子軸均配置於與變速裝置的軸線平行且在徑向上遠離軸線的位置。各傳遞機構均具有帶以及帶輪。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,通過改變副電動機的轉速,能夠改變與驅動對象連接的輸出軸的轉速。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開昭59-070497號公報



技術實現要素:

發明要解決的課題

上述專利文獻1所記載的旋轉驅動力賦予裝置在沿徑向遠離變速裝置的軸線的位置處配置兩個電動機,因此存在整體大型化這樣的問題點。此外,該旋轉驅動力賦予裝置從在沿徑向遠離變速裝置的軸線的位置處配置兩個電動機的關係出發,需要針對兩個電動機分別設置具有帶、帶輪等的傳遞機構,還存在裝置變得複雜且製造成本升高這樣的問題點。

對此,本發明的目的在於,提供能夠實現小型化以及製造成本的降低的旋轉驅動力賦予裝置及其電動裝置。

解決方案

作為用於解決上述問題點的發明所涉及的一方式的旋轉驅動力賦予裝置具備:電動裝置,其產生旋轉驅動力;以及變速裝置,其使由所述電動裝置產生的旋轉驅動力變速而傳遞至驅動對象,所述變速裝置具有:太陽齒輪,其以軸線為中心而自轉;太陽齒輪軸,其固定於所述太陽齒輪,且以所述軸線為中心而沿軸向延伸;行星齒輪,其與所述太陽齒輪卡合,且以所述軸線為中心而公轉,並且以自身的中心線為中心而自轉;內齒輪,其以所述軸線為中心而呈環狀排列有多個齒,且與所述行星齒輪卡合;行星齒輪架,其具有以所述軸線為中心而沿軸向延伸的行星齒輪架軸,將所述行星齒輪支承為能夠以所述軸線為中心而公轉且能夠以所述行星齒輪自身的中心線為中心而自轉;以及內齒輪架,其具有以所述軸線為中心而沿軸向延伸的內齒輪架軸,且將所述內齒輪支承為能夠以所述軸線為中心而自轉,所述太陽齒輪軸、所述行星齒輪架軸以及所述內齒輪架軸中的、任一軸成為與所述驅動對象連接的輸出軸,另一軸成為定速輸入軸,剩餘的一軸成為可變速輸入軸,所述電動裝置具有:定速電動機,其具有以所述軸線為中心而自轉且與所述變速裝置的所述定速輸入軸直接或者間接地連接的定速轉子;以及可變速電動機,其具有以所述軸線為中心而自轉且與所述變速裝置的所述可變速輸入軸直接或者間接地連接的可變速轉子,在所述可變速轉子和所述定速轉子中的、第一轉子上形成有以所述軸線為中心而呈圓筒狀且沿軸向貫通的軸插入孔,第二轉子插入所述第一轉子的所述軸插入孔。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,由於在變速裝置的軸線上配置定速電動機的定速轉子以及可變速電動機的可變速轉子,因此與在徑向上遠離變速裝置的軸線的位置處配置定速轉子以及可變速轉子的情況相比,整體能夠實現小型化。此外,在該旋轉驅動力賦予裝置中,由於不需要如在徑向上遠離變速裝置的軸線的位置處配置定速轉子以及可變速轉子的情況那樣設置帶、帶輪等傳遞機構,因此能夠實現從該觀點出發的裝置的小型化、以及基於部件件數的減少的製造成本的降低。另外,在該旋轉驅動力賦予裝置中,如上所述,由於無需設置帶、帶輪等傳遞機構,因此無關乎帶等對位於變速裝置的軸線上的軸施加的彎曲負載,也能夠實現振動的減少。

在此,在所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述旋轉驅動力賦予裝置具備:定速用彈性聯軸器,其將所述定速轉子和所述定速輸入軸連接起來;以及可變速用彈性聯軸器,其將所述可變速轉子和所述可變速輸入軸連接起來。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠利用定速用彈性聯軸器來允許電動裝置的定速轉子與變速裝置的定速輸入軸之間的偏芯、偏角以及振擺。此外,在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠利用可變速用彈性聯軸器來允許電動裝置的可變速轉子與變速裝置的可變速輸入軸之間的偏芯、偏角以及振擺。因此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠將變速裝置相對於電動裝置的定心作業的工時抑制在最小範圍內,並且能夠抑制軸振擺從電動裝置向變速裝置的傳遞、軸振擺從變速裝置向電動裝置的傳遞。

另外,在具備所述定速用彈性聯軸器以及所述可變速用彈性聯軸器的所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述定速用彈性聯軸器和所述可變速用彈性聯軸器中的、與所述第一轉子連接的彈性聯軸器成為第一彈性聯軸器,所述定速輸入軸和所述可變速輸入軸中的、藉助所述第一轉子的旋轉而旋轉的輸入軸成為第一輸入軸,在所述第一轉子的所述變速裝置側的端部形成有以所述軸線為中心而呈環狀且與所述第一彈性聯軸器連接的轉子側連接部,在所述第一輸入軸的所述電動裝置側的端部形成有變速裝置側連接部,該變速裝置側連接部以所述軸線為中心而呈環狀,且在軸向上與所述轉子側連接部對置並與所述第一彈性聯軸器連接。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,配置於第二轉子的外周側的第一轉子的轉子側連接部和經由第一彈性聯軸器與第一轉子連接的第一輸入軸的變速裝置側連接部在軸向上對置。因此,作為第一彈性聯軸器,能夠採用通常的、換言之通用的彈性聯軸器。

另外,在具備所述定速用彈性聯軸器以及所述可變速用彈性聯軸器的以上任一個所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述定速用彈性聯軸器和所述可變速用彈性聯軸器中的、與所述第一轉子連接的彈性聯軸器成為第一彈性聯軸器,與所述第二轉子連接的彈性聯軸器成為第二彈性聯軸器,所述第一彈性聯軸器以所述軸線為基準而配置於所述第二彈性聯軸器的外周側,所述第二彈性聯軸器的軸向上的長度尺寸為所述第一彈性聯軸器的軸向上的長度尺寸以下。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,第二彈性聯軸器配置於第一彈性聯軸器的內周側,而第二彈性聯軸器的軸向上的長度尺寸為第一彈性聯軸器的軸向上的長度尺寸以下,因此能夠容易地進行各彈性聯軸器的安裝作業。

另外,在以上任一個旋轉驅動力賦予裝置中,也可以是,所述定速電動機具有配置於所述定速轉子的外周側的定速定子和在內周側固定有所述定速定子的定速電動機外殼,所述可變速電動機具有配置於所述可變速轉子的外周側的可變速定子和在內周側固定有所述可變速定子的可變速電動機外殼,相對於所述定速電動機外殼而固定有所述可變速電動機外殼。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,相對於定速電動機外殼而固定有可變速電動機外殼。因此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在旋轉驅動力賦予裝置從製造工廠出廠之前,能夠相對於定速轉子而準確地對可變速轉子進行定位(定心)。因而,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在設置現場中,能夠省去可變速轉子相對於定速轉子的定位作業。

在相對於所述定速電動機外殼而固定有所述可變速電動機外殼的所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述旋轉驅動力賦予裝置具有安裝於所述第二轉子的與所述變速裝置相反一側的端部的冷卻風扇,所述定速電動機外殼和所述可變速電動機外殼相互連通,以使得通過所述冷卻風扇的旋轉而在所述定速電動機外殼內以及所述可變速電動機外殼內產生氣流。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,在第二轉子旋轉時,設於該第二轉子的端部的冷卻風扇也旋轉。通過該冷卻風扇的旋轉,外部的空氣流入定速電動機外殼和可變速電動機外殼中的一方的外殼內,從而冷卻一方的外殼內的轉子、定子等。此外,在該旋轉驅動力賦予裝置中,由於定速電動機外殼與可變速電動機外殼連通,因此流入到一方的外殼內的空氣也流入另一方的外殼內,從而冷卻另一方的外殼內的轉子、定子等。因而,在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠利用一個冷卻風扇來冷卻兩個電動機,從該觀點出發,能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

另外,在以上任一個旋轉驅動力賦予裝置中,也可以是,所述旋轉驅動力賦予裝置具備:頻率變換裝置,其改變向所述可變速電動機供給的電力的頻率;第一開關,其使所述定速電動機成為供電狀態和斷電狀態;第二開關,其使所述可變速電動機成為供電狀態和斷電狀態;以及控制器,其對所述頻率變換裝置指示向所述可變速電動機供給的電力的頻率,並且對所述第一開關以及所述第二開關指示接通、斷開。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠控制定速電動機以及可變速電動機的驅動以及停止,並且也能夠控制可變速電動機的轉速。

在具備所述控制器的所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述太陽齒輪軸成為所述輸出軸,所述行星齒輪架軸成為所述可變速輸入軸,所述內齒輪架軸成為所述定速輸入軸,所述控制器在接受起動的指示時,對所述第二開關指示接通,使所述可變速電動機成為所述供電狀態,並且對所述頻率變換裝置指示預先確定的最小頻率,在所述可變速電動機以最小轉速開始驅動之後,對所述第一開關指示接通,使所述定速電動機成為所述供電狀態。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,僅使可變速電動機進行最低轉速的旋轉時的輸出軸的轉速成為,比定速電動機以及可變速電動機一起旋轉時的輸出軸的轉速範圍小的轉速。對此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在起動時,通過僅使可變速電動機以最低轉速旋轉而使輸出軸旋轉,能夠減小電動裝置的起動負荷轉矩。

另外,作為另一發明所涉及的一方式的旋轉驅動力賦予裝置具備:

變速裝置,其具有與驅動對象連接的輸出軸、定速旋轉的定速輸入軸、可變速旋轉的可變速輸入軸,且根據所述可變速輸入軸的轉速以及所述定速輸入軸的轉速來確定所述輸出軸的轉速;電動裝置,其具有驅動所述定速輸入軸旋轉的定速電動機和驅動所述可變速輸入軸旋轉的可變速電動機;頻率變換裝置,其改變向所述可變速電動機供給的電力的頻率;第一開關,其使所述定速電動機成為供電狀態和斷電狀態;第二開關,其使所述可變速電動機成為供電狀態和斷電狀態;以及控制器,其對所述頻率變換裝置指示向所述可變速電動機供給的電力的頻率,並且對所述第一開關以及所述第二開關指示接通、斷開,所述變速裝置具有:太陽齒輪,其以軸線為中心而自轉;太陽齒輪軸,其固定於所述太陽齒輪,且以所述軸線為中心而沿軸向延伸;行星齒輪,其與所述太陽齒輪卡合,且以所述軸線為中心而公轉,並且以自身的中心線為中心而自轉;內齒輪,其以所述軸線為中心而呈環狀排列有多個齒,且與所述行星齒輪卡合;行星齒輪架,其具有以所述軸線為中心而沿軸向延伸的行星齒輪架軸,且將所述行星齒輪支承為能夠以所述軸線為中心而公轉且能夠以所述行星齒輪自身的中心線為中心而自轉;以及內齒輪架,其具有以所述軸線為中心而沿軸向延伸的內齒輪架軸,且將所述內齒輪支承為能夠以所述軸線為中心而自轉,所述太陽齒輪軸成為所述輸出軸,所述行星齒輪架軸成為所述定速輸入軸,所述內齒輪架軸成為所述可變速輸入軸,所述控制器在接受起動的指示時,對所述第二開關指示接通,使所述可變速電動機成為所述供電狀態,並且對所述頻率變換裝置指示預先確定的最小頻率,在所述可變速電動機以最小轉速開始驅動之後,對所述第一開關指示接通,使所述定速電動機成為所述供電狀態。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠控制定速電動機以及可變速電動機的驅動以及停止,並且也能夠控制可變速電動機的轉速。然而,在該旋轉驅動力賦予裝置中,僅使可變速電動機進行最低轉速的旋轉時的輸出軸的轉速成為,比定速電動機以及可變速電動機一起旋轉時的輸出軸的轉速範圍小的轉速。對此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在起動時,通過僅使可變速電動機以最低轉速旋轉而使輸出軸旋轉,能夠減小電動裝置的起動負荷轉矩。

在具備所述控制器的任一個所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述頻率變換裝置是能夠改變向所述可變速電動機供給的電流的朝向的可逆頻率變換裝置,所述控制器執行如下工序:判斷工序,在該判斷工序中,在接受所述輸出軸的轉速變更時,為了實現所述輸出軸的轉速變更後的轉速,判斷是否需要改變向所述可變速電動機供給的電流的朝向;開關斷開指示工序,在該開關斷開指示工序中,在判斷為需要改變向所述可變速電動機供給的電流的朝向時,對所述第二開關指示斷開,使所述可變速電動機成為所述斷電狀態;開關接通、電流朝向變更指示工序,在該開關接通、電流朝向變更指示工序中,在所述可變速電動機成為所述斷電狀態之後,對所述第二開關指示接通,使所述可變速電動機成為所述供電狀態,並且對所述頻率變換裝置指示向所述可變速電動機供給的電流的朝向的變更;以及目標頻率指示工序,在該目標頻率指示工序中,在通過變更了向所述可變速電動機供給的電流的朝向而使所述可變速電動機開始逆旋轉驅動之後,作為向所述可變速電動機供給的電力的頻率,指示為了實現所述輸出軸的轉速變更後的轉速所需要的頻率。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向、改變可變速電動機的旋轉的朝向的情況下,暫時切斷向可變速電動機供給的電力,從而切斷來自可變速電動機的旋轉驅動力的產生。在該旋轉驅動力賦予裝置中,之後,改變向可變速電動機供給的電流的朝向,向可變速電動機供給電力,並驅動可變速電動機旋轉。因此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向的情況下,能夠減少施加於可變速電動機的急劇負荷。

另外,在所述頻率變換裝置為可逆頻率變換裝置即所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述變速裝置具有將所述可變速輸入軸限制為不能旋轉的制動器,所述控制器執行制動器動作指示工序,在該制動器動作指示工序中,在通過執行所述開關斷開指示工序而使所述可變速電動機成為所述斷電狀態之後,在對所述制動器指示了所述可變速輸入軸的限制之後,在使所述可變速電動機逆旋轉驅動之前,對所述制動器指示所述可變速輸入軸的限制解除。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向、改變可變速電動機的旋轉的朝向的情況下,暫時切斷向可變速電動機供給的電力,從而切斷來自可變速電動機的旋轉驅動力的產生。在該旋轉驅動力賦予裝置中,之後,利用制動器將可變速輸入軸限制為不能旋轉,並使可變速電動機停止。在該旋轉驅動力賦予裝置中,之後,改變向可變速電動機供給的電流的朝向,向可變速電動機供給電力,並驅動可變速電動機旋轉。因此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向的情況下,能夠進一步減少施加於可變速電動機的急劇負荷。

另外,在所述頻率變換裝置為可逆頻率變換裝置的以上任一個所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述控制器執行如下工序:第一最小頻率指示工序,在該第一最小頻率指示工序中,在由所述判斷工序判斷為需要改變向所述可變速電動機供給的電流的朝向時,在執行所述開關斷開指示工序之前,作為向所述可變速電動機(71)供給的電力的頻率而對所述頻率變換裝置指示預先確定的最小頻率;以及第二最小頻率指示工序,在該第二最小頻率指示工序中,在通過執行所述開關斷開指示工序使所述可變速電動機成為所述斷電狀態之後且執行所述目標頻率指示工序之前,作為向所述可變速電動機供給的電力的頻率而指示所述最小頻率。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向、改變可變速電動機的旋轉的朝向的情況下,在使可變速電動機成為最小轉速之後,暫時切斷向可變速電動機供給的電力,從而切斷來自可變速電動機的旋轉驅動力的產生。在該旋轉驅動力賦予裝置中,之後,改變向可變速電動機供給的電流的朝向,向可變速電動機供給最小頻率的電力,使可變速電動機以最小轉速旋轉驅動。因此,在該旋轉驅動力賦予裝置中,在改變向可變速電動機供給的電流的朝向的情況下,能夠進一步減少施加於可變速電動機的急劇負荷。

在以上任一個所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述太陽齒輪軸成為所述輸出軸,所述行星齒輪架軸成為所述可變速輸入軸,所述內齒輪架軸成為所述定速輸入軸。

在該旋轉驅動力賦予裝置中,能夠相對於定速輸入軸的轉速而增大輸出軸的轉速。

在以上任一個所述旋轉驅動力賦予裝置的基礎上,也可以是,所述可變速電動機的極數比所述定速電動機的極數多。

作為用於解決上述問題點的發明所涉及的一方式的電動裝置與變速裝置連接,所述變速裝置具有與驅動對象連接的輸出軸、定速旋轉的定速輸入軸、以及可變速旋轉的可變速輸入軸,且與根據所述可變速輸入軸的轉速以及所述定速輸入軸的轉速來確定所述輸出軸的轉速,其中,所述電動裝置具備:驅動所述定速輸入軸旋轉的定速電動機和驅動所述可變速輸入軸旋轉的可變速電動機,所述定速電動機具有:以軸線為中心而自轉且與所述變速裝置的所述定速輸入軸直接或者間接地連接的定速轉子;配置於所述定速轉子的外周側的定速定子;以及在內周側固定有所述定速定子的定速電動機外殼,所述可變速電動機具有:以所述軸線為中心而自轉且與所述變速裝置的所述可變速輸入軸直接或者間接地連接的可變速轉子;配置於所述可變速轉子的外周側的可變速定子;以及在內周側固定有所述可變速定子的可變速電動機外殼,在所述可變速轉子和所述定速轉子中的、第一轉子形成有以所述軸線為中心而呈圓筒狀且沿軸向貫通的軸插入孔,第二轉子插入到所述第一轉子的所述軸插入孔,相對於所述定速電動機外殼而固定有所述可變速電動機外殼。

在該電動裝置中,由於在相同的軸線上配置定速電動機的定速轉子以及可變速電動機的可變速轉子,因此與在徑向上遠離軸線的位置處配置定速轉子以及可變速轉子的情況相比,整體能夠實現小型化。此外,在該電動裝置中,由於不需要如在徑向上遠離軸線的位置處配置定速轉子以及可變速轉子的情況那樣設置帶、帶輪等傳遞機構,因此能夠實現從該觀點出發的裝置的小型化、以及基於部件件數的減少的製造成本的降低。另外,在該電動裝置中,如上所述,由於無需設置帶、帶輪等傳遞機構,因此無關乎帶等對位於軸線上的軸施加的彎曲負載,也能夠實現振動的減少。

另外,在該電動裝置中,相對於定速電動機外殼而固定有可變速電動機外殼。因此,在該電動裝置中,在電動裝置從製造工廠出廠之前,能夠相對於定速轉子而準確地對可變速轉子進行定位(定心)。因而,在該電動裝置中,在設置現場中,能夠省去可變速轉子相對於定速轉子的定位作業。

另外,在所述電動裝置的基礎上,也可以是,所述電動裝置具有安裝於所述第二轉子的與所述變速裝置相反一側的端部的冷卻風扇,所述定速電動機外殼和所述可變速電動機外殼相互連通,以使得通過所述冷卻風扇的旋轉而在所述定速電動機外殼內以及所述可變速電動機外殼內產生氣流。

在該電動裝置中,在第二轉子旋轉時,設於該第二轉子的端部的冷卻風扇也旋轉。通過該冷卻風扇的旋轉,外部的空氣流入定速電動機外殼和可變速電動機外殼中的一方的外殼內,從而冷卻一方的外殼內的轉子、定子等。此外,在該電動裝置中,由於定速電動機外殼與可變速電動機外殼連通,因此流入到一方的外殼內的空氣也流入另一方的外殼內,從而冷卻另一方的外殼內的轉子、定子等。因而,在該電動裝置中,能夠利用一個冷卻風扇來冷卻兩個電動機,從該觀點出發,能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

發明效果

在本發明的一方式中,能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

附圖說明

圖1是本發明所涉及的第一實施方式中的旋轉驅動力賦予裝置的剖視圖。

圖2是本發明所涉及的第一實施方式中的變速裝置的剖視圖。

圖3是本發明所涉及的第一實施方式中的電動裝置的剖視圖。

圖4是示出本發明所涉及的第一實施方式中的變速裝置的結構的示意圖。

圖5是示出本發明所涉及的第一實施方式中的控制器的動作的流程圖。

圖6是本發明所涉及的第二實施方式中的旋轉驅動力賦予裝置的剖視圖。

圖7是示出本發明所涉及的第二實施方式中的控制器的動作的流程圖。

具體實施方式

以下,參照附圖對本發明所涉及的旋轉驅動力賦予裝置的各種實施方式以及各種變形例進行詳細說明。

(第一實施方式)

使用圖1~圖5,對本發明所涉及的旋轉驅動力賦予裝置的第一實施方式進行說明。

如圖1所示,本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置具備:產生旋轉驅動力的電動裝置50;使由電動裝置50產生的旋轉驅動力變速而傳遞至驅動對象的變速裝置10。

變速裝置10是行星齒輪變速裝置。如圖2所示,該變速裝置10具有:以軸線Ar為中心而自轉的太陽齒輪11;固定於太陽齒輪11的太陽齒輪軸12;與太陽齒輪11卡合、以軸線Ar為中心而公轉且以自身的中心線Ap為中心而自轉的多個行星齒輪15;以軸線Ar為中心而呈環狀排列有多個齒且與多個行星齒輪15卡合的內齒輪17;將多個行星齒輪15支承為能夠以軸線Ar為中心而公轉且能夠以行星齒輪15自身的中心線Ap為中心而自轉的行星齒輪架21;將內齒輪17支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉的內齒輪架31;以及覆蓋上述構件的變速外殼41。

在此,將軸線Ar延伸的方向設為軸向,將該軸向的一方側設為輸出側,將該輸出側的相反側設為輸入側。另外,以下,將以該軸線Ar為中心的徑向僅稱作徑向。

太陽齒輪軸12以軸線Ar為中心而呈圓柱狀,且從太陽齒輪11向軸向的輸出側延伸。在該太陽齒輪軸12的輸出側端部形成有凸緣13。在該凸緣13例如連接有作為驅動對象的壓縮機C的轉子。太陽齒輪軸12被配置於太陽齒輪11的輸出側的太陽齒輪軸承42支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉。太陽齒輪軸承42安裝於變速外殼41。

行星齒輪架21具有:針對多個行星齒輪15分別設置的行星齒輪軸22;固定多個行星齒輪軸22相互的位置的架主體23;以及固定於架主體23且以軸線Ar為中心而沿軸向延伸的行星齒輪架軸27。

行星齒輪軸22沿軸向貫穿行星齒輪15的中心線Ap,且將行星齒輪15支承為能夠以其中心線為中心而自轉。架主體23具有:從多個行星齒輪軸22向徑向外側延伸的輸出側臂部24;以軸線Ar為中心而呈圓筒狀且從輸出側臂部24的徑向外側端向輸入側延伸的圓筒部25;以及從圓筒部25的輸出側端向徑向內側延伸的輸入側臂部26。

作為行星齒輪架軸27,具有從輸出側臂部24向輸出側延伸的輸出側行星齒輪架軸27o和從輸入側臂部26向輸入側延伸的輸入側行星齒輪架軸27i。各行星齒輪架軸27o、27i均以軸線Ar為中心而呈圓筒狀。輸出側行星齒輪架軸27o被配置於比輸出側臂部24靠輸出側的行星齒輪架軸承43支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉。該行星齒輪架軸承43安裝於變速外殼41。在輸出側行星齒輪架軸27o的內周側插入有太陽齒輪軸12。輸入側行星齒輪架軸27i被配置於比輸入側臂部26靠輸入側的行星齒輪架軸承44支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉。該行星齒輪架軸承44安裝於變速外殼41。在輸入側行星齒輪架軸27i的輸入側端形成有朝向徑向外側擴展的環狀的凸緣28。

內齒輪架31具有:固定有內齒輪17的架主體33;以及固定於架主體33且以軸線Ar為中心而沿軸向延伸的內齒輪架軸37。

架主體33具有:以軸線Ar為中心而呈圓筒狀且在內周側固定有內齒輪17的圓筒部35;從圓筒部35的輸入側端向徑向內側延伸的輸入側臂部36。

內齒輪架軸37以軸線Ar為中心而呈圓柱狀,且配置於同樣以軸線Ar為中心而呈圓柱狀的太陽齒輪軸12的輸入側。在架主體33的輸入側臂部36固定有該內齒輪架軸37。在內齒輪架軸37的輸入側端形成有朝向徑向外側擴展的環狀或者圓板狀的凸緣38。該內齒輪架軸37的輸入側的部分插入圓筒狀的輸入側行星齒輪架軸27i的內周側。內齒輪架軸37的凸緣38和輸入側行星齒輪架軸27i的凸緣28在軸向上的位置幾乎一致。

如圖3所示,電動裝置50具有:驅動作為定速輸入軸Ac的內齒輪架軸37旋轉的定速電動機51;驅動作為可變速輸入軸Av的輸入側行星齒輪架軸27i旋轉的可變速電動機71;用於冷卻上述構件的冷卻風扇91;以及覆蓋該冷卻風扇91的風扇罩92。

在本實施方式中,定速電動機51例如是4極的感應電動機。另外,可變速電動機71是極數比定速電動機51多的12極的感應電動機。

定速電動機51具有:以軸線Ar為中心而自轉且與定速輸入軸Ac即內齒輪架軸37連接的定速轉子52;配置於定速轉子52的外周側的定速定子66;以及在內周側固定有定速定子66的定速電動機外殼61。

定速轉子52具有定速轉子軸53和固定於定速轉子軸53的外周的導體56。另外,定速轉子軸53具有:以軸線Ar為中心而呈圓柱狀且在其外周固定有導體56的定速轉子主體軸54;以及以軸線Ar為中心而呈圓柱狀且固定於定速轉子主體軸54的輸出側的定速轉子延長軸55。在定速轉子延長軸55的軸向的兩端分別形成有朝向徑向外側擴展的環狀或者圓板狀的凸緣55i、55o。在定速轉子主體軸54的輸出側端形成有朝向徑向外側擴展的環狀或者圓板狀的凸緣54o。定速轉子延長軸55和定速轉子主體軸54通過使各個凸緣55i、55o、54o彼此以螺栓等連接而形成為一體。在定速轉子主體軸54的輸入側端固定有所述的冷卻風扇91。

定速定子66配置於定速轉子52的導體56的徑向外側。該定速定子66由多個線圈形成。

定速電動機外殼61具有:以軸線Ar為中心而呈圓筒狀且在內周側固定有定速定子66的外殼主體62;以及堵塞圓筒狀的外殼主體62的軸向的兩端的蓋63i、63o。在各蓋63i、63o上安裝有將定速轉子主體軸54支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉的定速轉子軸承65i、65o。另外,在各蓋63i、63o上的比定速轉子軸承65i、65o靠徑向外側的位置,形成有沿軸向貫通的多個開口64。

定速轉子主體軸54的輸入側端從定速電動機外殼61的輸入側的蓋63i向輸入側突出。在該定速轉子主體軸54的輸入側端固定有所述的冷卻風扇91。因此,當定速轉子52旋轉時,冷卻風扇91也與定速轉子52一體地旋轉。風扇罩92具有:配置於冷卻風扇91的外周側的圓筒狀的罩主體93;安裝於罩主體93的入口側的開口且形成有多個空氣孔的空氣流通板94。該風扇罩92固定於定速電動機外殼61的輸入側的蓋63i。

可變速電動機71具有:以軸線Ar為中心而自轉且與可變速輸入軸Av即輸入側行星齒輪架軸27i連接的可變速轉子72;配置於可變速轉子72的外周側的可變速定子86;以及在內周側固定有可變速定子86的可變速電動機外殼81。

可變速轉子72具有可變速轉子軸73、固定於定速轉子軸53的外周的導體76。可變速轉子軸73以軸線Ar為中心而呈圓筒狀,且形成有沿軸向貫通的軸插入孔74。向可變速轉子軸73的軸插入孔74插入有定速轉子延長軸55。在可變速轉子軸73的輸出側端形成有朝向徑向外側擴展的環狀的凸緣73o。可變速轉子軸73的凸緣73o和形成於定速轉子延長軸55的輸出側端的凸緣55o在軸向上的位置幾乎一致。

在本實施方式中,形成有軸插入孔74的可變速轉子72成為第一轉子,插入該軸插入孔74的定速轉子52成為第二轉子。

可變速定子86配置於可變速轉子72的導體56、76的徑向外側。該可變速定子86由多個線圈形成。

可變速電動機外殼81具有:以軸線Ar為中心而呈圓筒狀且在內周側固定有可變速定子86的外殼主體82;堵塞圓筒狀的外殼主體82的輸出側端的輸出側蓋83o;配置於比可變速定子86靠輸入側且固定於圓筒狀的外殼主體82的內周側的入口側蓋83i。在各蓋83i、83o上安裝有將可變速轉子軸73支承為能夠以軸線Ar為中心而自轉的可變速轉子軸承85i、85o。另外,在各蓋83i、83o上的比可變速轉子軸承85i、85o靠徑向外側的位置處形成有沿軸向貫通的多個開口84。

如以上那樣,利用形成於可變速電動機外殼81的各蓋83i、83o的多個開口84、以及形成於定速電動機外殼61的各蓋63i、63o的多個開口64,將可變速電動機外殼81內的空間和定速電動機外殼61內的空間連通起來。

本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置還具備:配置於可變速輸入軸Av即輸入側行星齒輪架軸27i與可變速轉子72之間且將兩者連接起來的可變速用彈性聯軸器95;以及配置於定速輸入軸Ac即內齒輪架軸37與定速轉子52之間且將兩者連接起來的定速用彈性聯軸器97。

可變速用彈性聯軸器95具有:呈圓筒狀且至少在與圓筒的中心軸線Ar垂直的各方向上具有撓性的圓筒部96;以及設於圓筒部96的兩側的環狀的凸緣95i、95o。

定速用彈性聯軸器97具有:呈圓筒狀或者圓柱狀且至少在與圓筒或者圓柱的中心軸線Ar垂直的各方向上具有撓性的圓筒部98;設於圓筒部98的兩側的環狀或者圓板狀的凸緣97i、97o。

可變速用彈性聯軸器95配置於定速用彈性聯軸器97的外周側。定速用彈性聯軸器97的軸向上的長度尺寸與可變速用彈性聯軸器95的軸向上的長度尺寸相同。

可變速用彈性聯軸器95的各凸緣95i、95o的外徑尺寸、行星齒輪架21的凸緣28的外徑尺寸、以及可變速轉子72的凸緣73o的外徑尺寸相同。因此,以上的各凸緣28、73o、95i、95o在軸向上相互對置。因而,能夠利用通常的彈性聯軸器將行星齒輪架21的凸緣28和可變速轉子72的凸緣73o連接起來。

可變速用彈性聯軸器95的輸出側凸緣95o和行星齒輪架21的凸緣28藉助螺栓等相互連接。另外,可變速用彈性聯軸器95的輸入側凸緣95i和可變速轉子72的凸緣73o藉助螺栓等相互連接。

另外,定速用彈性聯軸器97的各凸緣97i、97o的外徑尺寸、內齒輪架31的凸緣38的外徑尺寸、定速轉子延長軸55的輸出側凸緣55o的外徑尺寸相同。因此,以上的各凸緣38、55o、97i、97o也在軸向上相互對置。因而,能夠利用通常的彈性聯軸器將內齒輪架31的凸緣38和定速轉子延長軸55的輸出側凸緣55o連接起來。

定速用彈性聯軸器97的輸出側凸緣97o和內齒輪架31的凸緣38藉助螺栓等相互連接。另外,定速用彈性聯軸器97的輸入側凸緣97i和定速轉子延長軸55的輸出側凸緣55o藉助螺栓等相互連接。

需要說明的是,以上,可變速用彈性聯軸器95的圓筒部96以及定速用彈性聯軸器97的圓筒部98均至少在與圓筒或者圓柱的中心軸線Ar垂直的各方向上具有撓性。然而,這些聯軸器95、97的圓筒部96、98隻要能夠至少在與圓筒或者圓柱的中心軸線Ar垂直的各方向上使輸出側相對於輸入側相對移動,也可以不具有撓性。

另外,在本實施方式中,與第一轉子即可變速轉子72連接的可變速用彈性聯軸器95成為第一彈性聯軸器,與第二轉子即定速轉子52連接的定速用彈性聯軸器97成為第二彈性聯軸器。

此外,在本實施方式中,經由第一彈性聯軸器即可變速用彈性聯軸器95而與第一轉子即可變速轉子72連接的可變速輸入軸Av成為第一輸入軸。另外,在本實施方式中,經由第二彈性聯軸器即定速用彈性聯軸器97而與第二轉子即定速轉子52連接的定速輸入軸Ac成為第二輸入軸。因而,第一轉子即可變速轉子72的凸緣73o成為轉子側連接部,第一輸入軸即可變速輸入軸Av的凸緣28成為變速裝置側連接部。

如圖1所示,本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置還具備:改變向可變速電動機71供給的電力的頻率的頻率變換裝置100;將定速電動機51設為供電狀態和斷電狀態的第一開關111;將可變速電動機71設為供電狀態和斷電狀態的第二開關112;以及控制頻率變換裝置100、第一開關111以及第二開關112的動作的控制器120。

第一開關111與電源線110和定速電動機51電連接。第二開關112與電源線110和頻率變換裝置100電連接。該頻率變換裝置100與可變速電動機71電連接。

控制器120由計算機構成。該控制器120具有:直接接受來自操作者的指示或者接受來自上位控制裝置的指示的接受部121;對第一開關111、第二開關112以及頻率變換裝置100給予指示的接口122;根據由接受部121接受到的指示等而製作針對第一開關111、第二開關112以及頻率變換裝置100的指示的運算部123。

第一開關111基於來自控制器120的接通指示而變為接通,且基於來自控制器120的斷開指示而變為斷開。當第一開關111變為接通時,來自電源線110的電力向定速電動機51供給,定速電動機51成為供電狀態。當第一開關111變為斷開時,從電源線110向定速電動機51的電力供給被切斷,定速電動機51成為斷電狀態。

第二開關112基於來自控制器120的接通指示而變為接通,且基於來自控制器120的斷開指示而變為斷開。當第二開關112變為接通時,來自電源線110的電力經由頻率變換裝置100而向可變速電動機71供給,可變速電動機71成為供電狀態。當第二開關112變為斷開時,從電源線110向頻率變換裝置100以及可變速電動機71的電力供給被切斷,可變速電動機71成為斷電狀態。

頻率變換裝置100將由控制器120指示的頻率的電力向可變速電動機71供給。可變速電動機71的可變速轉子72以與該頻率相應的轉速進行旋轉。這樣,由於可變速轉子72的轉速發生變化,因此與可變速轉子72連接的變速裝置10的行星齒輪架21的轉速也發生變化。其結果是,變速裝置10的輸出軸Ao即太陽齒輪軸12的轉速也發生變化。

在此,使用圖4,對變速裝置10的各齒輪的齒數與變速裝置10的各軸的轉速之間的關係進行說明。

將作為輸出軸Ao的太陽齒輪軸12的轉速設為ωs、將作為定速輸入軸Ac的內齒輪旋轉架軸37的轉速設為ωi、將作為可變速輸入軸Av的輸入側行星齒輪架軸27i的轉速設為ωh。另外,將太陽齒輪11的齒數設為Zs、將內齒輪17的齒數設為Zi。

在該情況下,各齒輪的齒數與變速裝置10的各軸的轉速之間的關係能夠由以下的式(1)表示。

ωs/ωi=ωh/ωi-(1-ωh/ωi)×Zi/Zs······(1)

假設,在定速電動機51如上所述為4極的感應電動機且電源頻率為50Hz的情況下,定速轉子52的轉速、定速輸入軸Ac的轉速ωi為1500rpm。另外,在可變速電動機71如上所述為12極的感應電動機且電源頻率為50Hz的情況下,可變速轉子72的最高轉速、可變速輸入軸Av的最高轉速ωh為500rpm。另外,假設,將內齒輪17的齒數Zi與太陽齒輪11的齒數Zs之比Zi/Zs設為8。

在該情況下,當將定速轉子52的旋轉的朝向設為正轉、使可變速轉子72的旋轉為朝向與定速轉子52的旋轉相反朝向的最高轉速(-500rpm)時,輸出軸Ao的轉速為-16500rpm。

另外,當將定速轉子52的旋轉的朝向設為正轉、使可變速轉子72的旋轉為朝向與定速轉子52的旋轉相同朝向的最高轉速(+500rpm)時,輸出軸Ao的轉速為-7500rpm。

當將定速轉子52的旋轉的朝向設為正轉、使可變速轉子72的轉速為0rpm時,輸出軸Ao的轉速為-12000rpm。

當將定速轉子52的旋轉的朝向設為正轉、使可變速轉子72的旋轉為朝向與定速轉子52的旋轉相反朝向的最小轉速(-50rpm)時,輸出軸Ao的轉速為-12450rpm。

當將定速轉子52的旋轉的朝向設為正轉、使可變速轉子72的旋轉為朝向與定速轉子52的旋轉相同朝向的最小轉速(+50rpm)時,輸出軸Ao的轉速為-11550rpm。

因此,假設,在定速轉子52的轉速為+1500rpm、通過基於頻率變換裝置100的頻率控制而能夠將可變速轉子72的轉速控制在-50~-500rpm的範圍的情況下,換言之,在能夠將向可變速電動機71供給的電力的頻率控制在5~50Hz的範圍的情況下,能夠將輸出軸Ao的轉速控制在-12450~-16500rpm的範圍。

接下來,根據圖5所示的流程圖,對本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置的從起動到停止的動作進行說明。

控制器120在從外部接受旋轉驅動力賦予裝置的起動指示時(S10),對第二開關112輸出接通指示(S11),並且向頻率變換裝置100指示最小頻率(S12)。在此,最小頻率是指,頻率變換裝置100可設定的最小的頻率、或者操作者等預先設定的最小的頻率。在此,例如,將電源頻率(50Hz)的1/10設為最小頻率(5Hz)。

第二開關112在從控制器120接受接通指示時,該第二開關112變為接通,來自電源線110的電力向頻率變換裝置100供給。另外,作為頻率的指示值,頻率變換裝置100在從控制器120接受最小頻率時,將來自電源線110的電力的頻率變換為最小頻率而向可變速電動機71供給。其結果是,可變速電動機71成為供給有最小頻率的電力的供電狀態。本實施方式的可變速電動機71在接受了與電源頻率相同的頻率(最高頻率:50Hz)的電力的情況下,如上所述,其轉速成為最高轉速的500rpm。因此,在接受電源頻率的1/10為最小頻率(5Hz)的電力的情況下,可變速電動機71的轉速如上所述成為最小轉速的50rpm。需要說明的是,在此的可變速電動機71的旋轉的朝向為與定速電動機51的旋轉的朝向相反的朝向。因此,可變速電動機71的轉速在將定速電動機51的旋轉的朝向設為正轉時為-50rpm。

假設,在定速電動機51不旋轉而定速電動機51以及與該定速電動機51連接的定速輸入軸Ac的轉速為0rpm的情況下,變速裝置10的各齒輪的齒數與變速裝置10的各軸的轉速之間的關係能夠由以下的式(2)表示。

ωs/ωh=Zi/Zs+1······(2)

與所述的情況相同,當將內齒輪17的齒數Zi與太陽齒輪11的齒數Zs之比Zi/Zs設為8時,在可變速電動機71以及與該可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的轉速ωh為最小轉速的-50rpm的情況下,輸出軸Ao的轉速ωs為-450rpm。

這樣,在定速電動機51不旋轉時,僅使可變速電動機71以最低轉速旋轉時的輸出軸Ao的轉速ωs成為,遠比定速電動機51以及可變速電動機71一起旋轉時的輸出軸Aoωs的轉速範圍(-12450~-16500rpm)小的轉速。

因此,在本實施方式中,將與輸出軸Ao連接的驅動對象假設為壓縮機C,在其GD2大的情況下,也能夠減小電動裝置50的起動負荷轉矩。

控制器120在可變速電動機71的可變速轉子72開始旋轉、輸出軸Ao開始旋轉時,對第一開關111輸出接通指示(S13)。

第一開關111在從控制器120接受接通指示時,該第一開關111變為接通,來自電源線110的電力向定速電動機51供給,定速電動機51成為供電狀態。本實施方式的定速電動機51在接受來自電源線110的電力的情況下,如上所述,其轉速例如為1500rpm。

在定速電動機51以及與該定速電動機51連接的定速輸入軸Ac的轉速為1500rpm、可變速電動機71以及與該可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的轉速為最小的50rpm(其中,與定速輸入軸Ac的旋轉的朝向相反的方向)的情況下,輸出軸Ao的轉速如上所述例如成為可控制的最小轉速即12450rpm(其中,與定速輸入軸Ac的旋轉的朝向相反的朝向)。

之後,控制器120接受輸出軸Ao的目標轉速的指示(S14)、或者等待接受停止指示(S16),在接受目標轉速的指示時,將與接受到的目標轉速相應的頻率向頻率變換裝置100指示(S15)。

頻率變換裝置100在接受該指示時,向可變速電動機71供給與所接受到的目標轉速相應的頻率的電力。可變速電動機71以及與該可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的轉速成為與輸出軸Ao的目標轉速相應的轉速(-50~-500rpm),其結果是,輸出軸Ao的轉速成為目標轉速(-12450~-16500rpm)。

控制器120在將與所接受到的目標轉速相應的頻率向頻率變換裝置100指示之後(S15),再次接受輸出軸Ao的目標轉速的指示(S14)、或者成為等待接受停止指示(S16)的狀態。控制器120在該狀態下接受停止指示時,對第一開關111以及第二開關112輸出斷開指示(S17)。

第一開關111以及第二開關112在從控制器120接受斷開指示時均變為斷開。因此,來自電源線110的電力無法向定速電動機51以及可變速電動機71供給,定速電動機51以及可變速電動機71分別成為斷電狀態。其結果是,輸出軸Ao停止。

如以上那樣,在本實施方式中,能夠減小電動裝置50的起動負荷轉矩。

另外,在本實施方式中,由於在變速裝置10的軸線Ar上配置定速電動機51的定速轉子52以及可變速電動機71的可變速轉子72,因此與在徑向上遠離變速裝置10的軸線Ar的位置處配置定速轉子52以及可變速轉子72的情況相比,整體能夠實現小型化。此外,在本實施方式中,由於不需要如在徑向上遠離變速裝置10的軸線Ar的位置處配置定速轉子52以及可變速轉子72的情況那樣設置帶、帶輪等傳遞機構,因此能夠實現基於該觀點的裝置的小型化、以及基於部件件數的減少的製造成本的降低。另外,在本實施方式中,如在徑向上遠離變速裝置10的軸線Ar的位置處配置定速轉子52以及可變速轉子72的情況那樣,由於無需設置帶、帶輪等傳遞機構,因此與從帶等對位於變速裝置10的軸線Ar上的軸施加的彎曲負載無關,也能夠實現振動的減少。

在本實施方式中,由於利用定速用彈性聯軸器97將電動裝置50的定速轉子52和變速裝置10的定速輸入軸Ac連接起來,因此能夠允許定速轉子52與定速輸入軸Ac之間的偏芯、偏角、振擺。此外,在本實施方式中,由於利用可變速用彈性聯軸器95將電動裝置50的可變速轉子72與變速裝置10的可變速輸入軸Av連接起來,因此能夠允許可變速轉子72與可變速輸入軸Av之間的偏芯、偏角、振擺。因此,在本實施方式中,能夠將變速裝置10相對於電動裝置50的定心作業的工時抑制在最小限度內,並且能夠抑制軸振擺從電動裝置50向變速裝置10的傳遞、軸振擺從變速裝置10向電動裝置50的傳遞。

另外,在本實施方式中,定速用彈性聯軸器(第二彈性聯軸器)97配置於可變速用彈性聯軸器(第一彈性聯軸器)95的內周側,而定速用彈性聯軸器(第二彈性聯軸器)97的軸向的長度尺寸為可變速用彈性聯軸器(第一彈性聯軸器)95的軸向的長度尺寸以下,因此能夠容易地進行各彈性聯軸器97、95的安裝作業。

在本實施方式中,相對於定速電動機外殼61而固定有可變速電動機外殼81。因此,在本實施方式中,在旋轉驅動力賦予裝置從製造工廠出廠之前,能夠相對於定速轉子52而準確對可變速轉子72進行定位(定心)。因而,在本實施方式中,在設置現場中,能夠省去可變速轉子72相對於定速轉子52的定位作業。

在本實施方式中,當定速轉子52旋轉時,設於該定速轉子52的端部的冷卻風扇91也旋轉。通過該冷卻風扇91的旋轉,外部的空氣流入定速電動機外殼61內,從而冷卻定速轉子52、定速定子66等。此外,在本實施方式中,由於定速電動機外殼61與可變速電動機外殼81連通,因此流入到定速電動機外殼61內的空氣也流入可變速電動機外殼81內,從而冷卻可變速轉子72、可變速定子86等。因而,在本實施方式中,能夠利用一個冷卻風扇91來冷卻兩個電動機,從該觀點出發,能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

(第二實施方式)

使用圖6以及圖7,對本發明所涉及的旋轉驅動力賦予裝置的第二實施方式進行說明。

如圖6所示,本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置與第一實施方式的驅動力賦予裝置相同地具備電動裝置50、變速裝置10a、頻率變換裝置100a、第一開關111、第二開關112以及控制器120a。這些構件之中,電動裝置50、第一開關111以及第二開關112與第一實施方式相同。

本實施方式的變速裝置10a具備限制以軸線Ar為中心的行星齒輪架21的自轉的制動器39。行星齒輪架21具有從架主體23向外周側擴展且呈環狀的制動盤29。制動器39安裝於變速外殼41,夾入行星齒輪架21的制動盤29,並將行星齒輪架21限制為不能旋轉。

本實施方式的頻率變換裝置100a能夠改變向可變速電動機71供給的電力的頻率,並且能夠改變向可變速電動機71供給的電流的朝向。因而,本實施方式的頻率變換裝置100a為可逆頻率變換裝置,能夠改變可變速電動機71的可變速轉子72的旋轉的朝向。

本實施方式的控制器120a與第一實施方式的控制器120同樣地對頻率變換裝置100a、第一開關111以及第二開關112的動作進行控制。此外,本實施方式的控制器120a對頻率變換裝置100a指示向可變速電動機71供給的電流的朝向的變更。另外,本實施方式的控制器120a指示變速裝置10a的制動器39對行星齒輪架21的旋轉限制,並且指示該限制的解除。

在第一實施方式中,定速轉子52的轉速為+1500rpm,通過基於頻率變換裝置100的頻率控制,將可變速轉子72的轉速控制在-50~-500rpm的範圍內,將輸出軸Ao的轉速控制在-12450~-16500rpm的範圍內。假設,只要能夠改變向可變速電動機71供給的電流的朝向,就能夠將可變速轉子72的轉速設為+50~+500rpm,如上所述,能夠將輸出軸Ao的轉速設為-11550~-7500rpm。

因此,在本實施方式中,作為頻率變換裝置100a,採用能夠改變向可變速電動機71供給的電流的朝向的可逆頻率變換裝置,從而擴大輸出軸Ao的轉速的可變區域。

本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置的起動以及停止動作與第一實施方式的旋轉驅動力賦予裝置的動作相同。本實施方式的旋轉驅動力賦予裝置在變速裝置10a的輸出軸Ao開始旋轉之後,將輸出軸Ao的轉速變更為所希望的轉速時的動作與第一實施方式的旋轉驅動力賦予裝置的動作不同。

對此,以下,根據圖7的流程圖,對將輸出軸Ao的轉速變更為所希望的轉速時的旋轉驅動力賦予裝置的動作進行說明。

控制器120a與第一實施方式同樣地對第一開關111輸出接通指示(S13),定速電動機51例如以1500rpm開始旋轉,然後在接受輸出軸Ao的目標轉速的指示時(S14),為了實現該目標轉速而判斷是否需要改變向可變速電動機71供給的電流的朝向(S20:判斷工序)。

控制器120a在判斷為需要改變向可變速電動機71供給的電流的朝向時,對頻率變換裝置100a指示最小頻率(S21:第一最小頻率指示工序)。

頻率變換裝置100a在從控制器120a接受最小頻率作為頻率的指示值時,將來自電源線110的電力的頻率變換為最小頻率而向可變速電動機71供給。其結果是,可變速電動機71成為被供給最小頻率的電力的供電狀態。因此,可變速電動機71在以與定速電動機51的旋轉的朝向相反的朝向進行旋轉的情況下成為最小轉速的-50rpm,在以與定速電動機51的旋轉的朝向相同的朝向進行旋轉的情況下成為最小轉速的+50rpm。其結果是,變速裝置10a的輸出軸Ao的轉速在可變速電動機71以與定速電動機51的旋轉的朝向相反的朝向進行旋轉的情況下成為-12450rpm,在可變速電動機71以與定速電動機51的旋轉的朝向相同的朝向進行旋轉的情況下成為-11550rpm。

當可變速電動機71的轉速成為最小轉速時(-50rpm或+50rpm),控制器120a對第二開關112輸出斷開指示(S22:開關斷開指示工序),並且對制動器39指示行星齒輪架21(或者可變速輸入軸Av)的旋轉限制(S23)。因此,可變速電動機71成為斷電狀態,並且以與該可變速電動機71連接的行星齒輪架21(或者可變速輸入軸Av)的軸線Ar為中心的旋轉停止。

當行星齒輪架21(或者可變速輸入軸Av)的旋轉停止時,控制器120a對制動器39指示行星齒輪架21(或者可變速輸入軸Av)的旋轉限制的解除(S24),並且對第二開關112輸出接通指示(S25)。此外,控制器120a對頻率變換裝置100a指示向可變速電動機71供給的電流的朝向的變更(S26),並且指示最小頻率(S27:第二最小頻率指示工序)。因此,可變速電動機71成為供給的電流的朝向變為相反朝向的供電狀態,其轉速成為最小轉速,其旋轉的朝向成為相反朝向。因而,可變速電動機71在先以與定速電動機51的旋轉的朝向相反的朝向進行旋轉的情況下,其旋轉的朝向與定速電動機51的旋轉的朝向相同,其轉速成為最小轉速的+50rpm。其結果是,變速裝置10a的輸出軸Ao的轉速成為-11550rpm。另外,可變速電動機71在先以與定速電動機51的旋轉的朝向相同的朝向進行旋轉的情況下,其旋轉的朝向成為與定速電動機51的旋轉的朝向相反的朝向,其轉速成為最小轉速的-50rpm。其結果是,變速裝置10a的輸出軸Ao的轉速成為-12450rpm。需要說明的是,在本實施方式中,所述的S25以及S26的處理工序成為開關接通、電流朝向變更指示工序。另外,在本實施方式中,所述的S23以及S24的處理工序成為制動器動作指示工序。

當可變速電動機71的轉速成為最小轉速時,控制器120a與第一實施方式同樣地將與在步驟14(S14)中接受到的輸出軸Ao的目標轉速相應的頻率向頻率變換裝置100a指示(S15:目標頻率指示工序)。

另外,控制器120a在步驟20(S20)中判斷為不需要變更電流的朝向的情況下,也將與在步驟14(S14)中接受到的輸出軸Ao的目標轉速相應的頻率向頻率變換裝置100a指示(S15:目標頻率指示工序)。

頻率變換裝置100a在接受該指示時,向可變速電動機71供給與所接受到的目標轉速相應的頻率的電力。可變速電動機71以及與該可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的轉速成為與輸出軸Ao的目標轉速相應的轉速(+50~+500rpm或-50~-500rpm),其結果是,輸出軸Ao的轉速成為目標轉速(-7500~-11550rpm或-12450~-16500rpm)。

如以上那樣,在本實施方式中,如上所述,作為頻率變換裝置100a,採用能夠改變向可變速電動機71供給的電流的方向的可逆頻率變換裝置,因此能夠擴大輸出軸Ao的轉速的可變區域。

另外,在本實施方式中,在改變向可變速電動機71供給的電流的朝向、改變可變速電動機71的旋轉的朝向的情況下,在將轉速設為現狀的旋轉的朝向下的最小轉速之後,限制該可變速電動機71以及與該可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的旋轉。而且,在本實施方式中,在解除了可變速輸入軸Av的旋轉的限制之後,將可變速電動機71的旋轉的朝向設為與先前的旋轉的朝向相反的朝向,在將該轉速設為最小轉速之後,將該轉速設為與輸出軸Ao的目標轉速相應的轉速。因此,在本實施方式中,在改變向可變速電動機71供給的電流的朝向的情況下,能夠抑制輸出軸Ao的轉速、可變速電動機71的轉速的急劇變化,能夠減小該情況下的向可變速電動機71施加的負荷。

需要說明的是,在以上的實施方式中,在變速裝置10a設置制動器39、改變向可變速電動機71供給的電流的朝向時,利用該制動器39暫時限制與可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的旋轉。然而,也可以在變速裝置10a不設置制動器39而在改變向可變速電動機71供給的電流的朝向時,不限制與可變速電動機71連接的可變速輸入軸Av的旋轉。但是,在該情況下,與本實施方式的情況相比,在改變向可變速電動機71供給的電流的朝向時,向可變速電動機71施加的負荷增加。

(變形例)

對以上說明的旋轉驅動力賦予裝置的各實施方式的變形例進行說明。

以上的各實施方式的旋轉驅動力賦予裝置均將驅動對象設為壓縮機C且使該壓縮機C以7500rpm以上的高速旋轉。以上的各實施方式的旋轉驅動力賦予裝置以上述方式使驅動對象高速旋轉,因此利用變速裝置10、10a使定速電動機51的轉速增大。因此,在以上的各實施方式的變速裝置10、10a中,將太陽齒輪軸12設為輸出軸Ao,將內齒輪架軸37設為定速輸入軸Ac,將輸入側行星齒輪架軸27i設為可變速輸入軸Av。

然而,本發明中的旋轉驅動力變速裝置的變速裝置例如也可以用於使定速電動機51的轉速減小。在該情況下,也可以將太陽齒輪軸12設為定速輸入軸Ac、將行星齒輪架軸27設為可變速輸入軸Av、將內齒輪架軸37設為輸出軸Ao。另外,例如,也可以與以上的實施方式同樣地將太陽齒輪軸12設為輸出軸Ao、將內齒輪架軸37設為可變速輸入軸Av、將行星齒輪架軸27設為定速輸入軸Ac。如以上那樣,將太陽齒輪軸12、行星齒輪架軸27、內齒輪架軸37中的任一軸設為輸出軸Ao、將另一軸設為定速輸入軸Ac、將剩餘的軸設為可變速輸入軸Av是根據是否相對於輸入使輸出增速、輸出的增速減速的變化範圍等而適當設定的。

如以上那樣,在將太陽齒輪軸12、行星齒輪架軸27、內齒輪架軸37中的任一軸設為輸出軸Ao、將另一軸設為定速輸入軸Ac、將剩餘的軸設為可變速輸入軸Av的情況下,也可以與以上的實施方式同樣地將與定速輸入軸Ac連接的定速轉子52、與可變速輸入軸Av連接的可變速轉子72配置於同軸上,由此能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

另外,在以上的各實施方式中,作為適於使壓縮機C高速旋轉的定速電動機51,例示出4極的感應電動機,作為適於使壓縮機C的轉速在一定的範圍內可變速的可變速電動機71,例示出12極的感應電動機。然而,在無需使驅動對象高速旋轉的情況下,作為定速電動機51、可變速電動機71,也可以使用其他類型的電動機。

另外,在以上的實施方式中,形成有軸插入孔74的可變速轉子72成為第一轉子,插入該軸插入孔74的定速轉子52成為第二轉子。然而,在定速轉子形成有軸插入孔、可變速轉子插入該軸插入孔的情況下,定速轉子成為第一轉子,可變速轉子成為第二轉子。

另外,在以上的各實施方式中,將可變速轉子72和可變速輸入軸Av連接起來的可變速用彈性聯軸器95成為第一彈性聯軸器,將定速轉子52和定速輸入軸Ac連接起來的定速用彈性聯軸器97成為第二彈性聯軸器。然而,在定速用彈性聯軸器配置於可變速用彈性聯軸器的外周側的情況下,定速用彈性聯軸器成為第一彈性聯軸器,可變速用彈性聯軸器成為第二彈性聯軸器。

工業實用性

在本發明的一方式中,能夠實現裝置的小型化以及製造成本的降低。

附圖標記說明:

10、10a:變速裝置(行星齒輪變速裝置);11:太陽齒輪;12:太陽齒輪軸;15:行星齒輪;17:內齒輪;21:行星齒輪架;22:行星齒輪軸;23:架主體;27:行星齒輪架軸;27i:輸入側行星齒輪架軸;28:凸緣(變速裝置側連接部);29:制動盤;31:內齒輪架;33:架主體;37:內齒輪架軸;38:凸緣;39:制動器;41:變速外殼;50:電動裝置;51:定速電動機;52:定速轉子;53:定速轉子軸;54:定速轉子主體軸;55:定速轉子延長軸;56:導體;61:定速電動機外殼;62:外殼主體;63i、63o:蓋;64:開口;66:定速定子;71:可變速電動機;72:可變速轉子;73:可變速轉子軸;73o:凸緣(轉子側連接部)74:軸插入孔;76:導體;81:定速電動機外殼;82:外殼主體;83i、83o:蓋;84:開口;86:定速定子;91:冷卻風扇;Ar:軸線;Ao:輸出軸;Ac:定速輸入軸;Av:可變速輸入軸;100、100a:頻率變換裝置;111:第一開關;112:第二開關;120、120a:控制器。

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