[發明專利]具有定子鐵芯的旋轉電機及具備該旋轉電機的機床

有效

• 申請號: 201710267094.2
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107306063B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 有松洋平;河合健司
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02K5/16
• 分類號: H02K5/16
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明提供結構簡單且較廉價、并能夠以高精度將旋轉軸的軸向位置(推力方向上的位置)保持在預定位置的旋轉電機和應用了該旋轉電機的機床。旋轉電機包含：定子，具有定子鐵芯；以及轉子，支承于利用非接觸軸承支承的旋轉軸，其中，在將轉矩產生構件在該旋轉電機的軸向上存在的區間定義為轉矩產生區間時，定子鐵芯的軸向上的一側的端部及另一側的端部相對于轉子側的轉矩產生區間的軸向上的一側的端部以及另一側的端部分別向軸向外側延伸。在旋轉電機的一方式中，定子鐵芯的軸向上的一側的端部及另一側的端部的相對于轉子側的轉矩產生區間的軸向上的一側的端部及另一側的端部分別向軸向外側延伸的延伸量為該旋轉電機的磁隙長度以上的長度。

技術領域

本發明涉及具有定子鐵芯的旋轉電機及具備該旋轉電機的機床。

背景技術

公知有一種將鐵芯使用于定子的電動機等旋轉電機。旋轉電機通常以使各部位的位置關系的偏移變小的方式進行組裝。然而，如果因制造時的尺寸誤差、組裝誤差而使定子與轉子在軸向上的組裝的位置關系、相對于旋轉軸的垂直度等組裝精度不合適，則在軸向上產生力。另外，因組裝的誤差的內容(方向、傾斜方式)而引起產生使軸周期性地在軸向上移動的力的問題。然而，在大多數的旋轉電機的旋轉軸使用了球軸承等支承剛性較高的軸承。因此，由使旋轉軸周期性地在軸向上移動的力引起的位移的問題明顯化的情況較少。即，即使旋轉軸在軸向上略微位移，該位移的程度也由于支承剛性較高的軸承而僅停留在不會產生問題的程度的微小的位移。因此，從大多數的旋轉電機的用途考慮，位移的程度還沒有到達需要考慮現實上的影響的程度。

然而，在軸承為非接觸軸承、即磁軸承、壓縮空氣、或者流體軸承等的情況下，在上述那樣地在軸向上產生的力的作用下，旋轉軸在軸向上位移、引起周期性的振動這樣的問題明顯化。

特別是，在對于軸向上的位移不具有利用反饋進行的位置的復原功能的從動型的軸承的情況下，明顯地產生軸向上的位移、周期性的振動。

另外，在應用于精密加工的用途的機床的主軸中，如果在與該主軸連接的旋轉電機的旋轉軸產生上述那樣的軸向上的位移，則即使位移的程度微小，也會使加工精度惡化，而產生無法無視的情況。

另一方面，還提案有各種即使是應用了非接觸軸承的旋轉電機也要將旋轉軸的軸向位置的位移設定得極小的技術。

作為一例子，提案有一種通過將旋轉軸的軸向上的位移反饋到推力磁軸承中的產生克服推力方向上的位移的磁力的線圈、而將旋轉軸保持在預定的軸向位置的使用主動型的磁軸承的技術(例如參照專利文獻1)。

另外，作為另一例子，提案有一種強化了從動型的磁軸承中的減震器的作用的技術(例如參照專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開2014-126174號公報

專利文獻2：日本特開2008-169965號公報

發明內容

發明要解決的問題

在專利文獻1所公開的技術中，即使作用有使旋轉電機的旋轉軸在軸向上位移的力，也能夠利用反饋控制而使旋轉軸保持在預定范圍內的軸向位置。即，即使作為干擾而在旋轉軸上作用有產生軸向上的位移的力，由此產生的位移成為控制偏差而閉環中的控制發揮作用，旋轉軸留在預定范圍內的軸向位置。然而，這樣的軸承存在有結構復雜且高價的問題。

另一方面，在專利文獻2所公開的技術中，未構成反饋控制那樣的主動的控制系統，而是利用基于減震器的作用的衰減特性，而使旋轉軸在使其在軸向上產生位移的力和減震器的力之間的平衡點穩定。因此，該情況下的平衡點根據使旋轉軸在軸向上產生位移的力而變化。因此，在原理上，旋轉軸并不一定留在預定范圍內的軸向位置。

本發明是鑒于上述這樣的情況而做成，其目的在于提供結構簡單且廉價、并且能夠以高精度將旋轉軸的軸向位置(推力方向上的位置)保持在預定位置的旋轉電機和應用了該旋轉電機的機床。