对应内侧旋转体的负荷状态或驱动状态将控制方式做成可容易地调整，并通过简易而紧凑的结构实现更好的控制方式。磁耦合控制装置(10)具备：具有能够在内周部进行旋转的转子部(12)的外侧功能体(10MT)；在转子部的内周侧具有间隔地配置的内侧旋转体(14)；具有在外侧功能体和内侧旋转体之间配置的管壁的管材(P)；具有在转子部的内周部绕轴线排列的多个外侧磁极(12c)以及在内侧旋转体的外周部对于多个外侧磁极在旋转方向上匹配，在旋转方向上能够磁耦合地排列的多个内侧磁极(14b)的磁耦合结构；检测外侧磁极和内侧磁极的相位差的相位差检测单元(15、16、120)；以及根据相位差控制外侧功能体的外侧功能体控制单元(103、106、107)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁耦合控制装置，特别涉及适于以非接触方式控制配置在管材内部的 内侧旋转体的装置结构以及控制技术。
技术介绍
目前已知有使用用于以非接触方式传递旋转运动的磁耦合的驱动系统。在该使用 磁耦合的驱动系统中，例如，已知有通过在相向的位置上配置在旋转方向上排列了多个磁 极的一对磁盘，在与一方的磁盘的旋转相同步的方式下，能够旋转驱动另一方磁盘的构造。另一方面，为了驱动配置在各种配管内的物体，还已知有使用磁力从配管外部驱 动该物体的机构。作为配管，例如除了自来水管或下水管等之外，还可列举出构成热交换器 的媒质通路的管材等。作为上述物体，例如具有配管内面的加工处理器具、清扫器具等。此外，还提出了在管材的外侧配置定子，在管材的内侧的物体上固定转子，由此来 构成磁电动机来旋转驱动该物体。但是，在上述现有的使用磁耦合的驱动机构中，由于从外部赋予的驱动转矩或对 管材内部的物体施加的负荷转矩的变动，有可能在磁耦合中产生失步，由此无法稳定地驱 动物体，存在难以使物体的动作方式最佳化的问题。此外，在上述现有的使用磁电动机的驱动机构中，在管材为金属等导电材料时，由 于定子形成的变动磁场，在管材中产生涡流，因此由于该涡流导致的损失，能够对转子赋予 的旋转转矩减小。此时，旋转速度越大，上述的涡流损耗越大。因此，为了补偿该涡流导致 的驱动效率的降低，需要增大磁电动机的体积，存在难以使加工装置紧凑的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术用于解决上述的问题，其目的在于提供这样一种装置结构以及控制 技术，亦即，在从外周侧通过磁耦合控制配置在内周侧的内侧旋转体的磁耦合控制装置中， 能够对应内侧旋转体的负荷状态或驱动状态容易地调整控制方式，且通过简单紧凑的结构 实现更合适的控制方式。鉴于该事实，本专利技术的磁耦合控制装置具备外侧功能体，其具有在内周部能够旋 转的转子部和能够控制该转子部的定子部；内侧旋转体，其具有间隔地配置在所述转子部 的内周侧；管材，其具有配置在所述外侧功能体和所述内侧旋转体之间的管壁；磁耦合结 构，其具有在所述转子部的内周部绕轴线排列的多个外侧磁极、以及在所述内侧旋转体的 外周部对于所述多个外侧磁极在旋转方向上匹配，经由所述管壁在该旋转方向上能够磁耦 合地排列的多个内侧磁极；相位差检测单元，其检测所述外侧磁极和所述内侧磁极的旋转 方向的相位差；以及外侧功能体控制单元，其对应所述相位差控制所述外侧功能体。根据本专利技术，通过使用相位差检测单元检测磁耦合结构的驱动侧(外侧)和被动 侧(内侧)的相位差，可以容易地得知由于检测到的相位差，内侧旋转体受到的旋转负荷或 转动驱动力的变动，并且可以对应该相位差控制内侧旋转体。此外，因为外侧功能体具有通过磁耦合结构经由管材以非接触方式与内侧旋转体耦合的转子部、和能够控制该转子部的 定子部，所以能够容易并且紧凑地在管材的外侧配置外侧功能体。特别是通过控制单元对 应由相位差检测单元检测到的上述相位差控制外侧功能体，调整对内侧旋转体的驱动、制 动或负荷等功能状态，由此可以提高转速精度，防止磁耦合结构的失步等，提高针对内侧旋 转体的控制性，因此，能够更加稳定并且精密地控制内侧旋转体。在此，上述外侧功能体控 制单元，例如，可以是根据由相位差检测单元检测到的上述相位差检测磁耦合结构的失步， 而在产生该失步时，停止外侧功能体的驱动，或者降低转子部的转速，或者降低驱动转矩的 单元，或者可以是解除外侧功能体的制动，或者增加转子部的转速，或者降低制动(负荷) 的单元，此外，还可以是对应上述相位差始终控制外侧功能体的驱动或制动或负荷等功能 状态的单元。在本专利技术的一实施方式中，所述外侧功能体控制单元，是在所述相位差超过了失 步界限时，或者在超过了设定为失步界限以下的既定值时，变更针对所述外侧功能体的控 制方式的单元。由此，通过检测在磁耦合结构中产生了失步的状况或有可能产生失步的状 况，来变更针对外侧功能体的控制方式，可以切实地应对失步，或者可以提前防止失步的发生。在本专利技术的另一方式中，所述外侧功能体控制单元，是对应所述相位差、对所述外 侧功能体的所述转子部的旋转转矩(驱动转矩或制动转矩或负荷转矩)进行控制的转矩控 制单元。由此，通过对应上述相位差，转矩控制单元控制外侧功能体的旋转转矩，可以直接 并且迅速地控制在磁耦合结构的外周侧和内周侧之间施加的旋转转矩，所以与转速控制等 其他手段相比，可以防止磁耦合结构的失步等，提高维持耦合状态时的控制性。此时，所述转矩控制单元，优选是限制所述旋转转矩以便使所述相位差不会超过 设定为不满失步界限的既定值的转矩限制单元。由此，通过限制上述旋转转矩使上述相位 差不会超过既定值，即使是简单的控制结构，并且产生了内侧旋转体的负荷变动或旋转驱 动力的变动时等，也可以切实地防止磁耦合结构的失步。在本专利技术的另一方式中，所述外侧功能体是形成所述定子部旋转驱动所述转子部 的驱动磁场的电动机。由此，可以切实并且正确地控制转子部的旋转状态或驱动转矩。此 外，通过做成内转子型的电动机构造，还具有容易实现紧凑结构的优点。此外，所述外侧功 能体，可以是所述定子部受到由于所述转子部的旋转而产生的旋转磁场而产生电力的发电 机。由此，可以切实并且正确地控制转子部的旋转状态或制动转矩或负荷转矩。在本专利技术的另一实施方式中，所述相位差检测单元，包含在所述管材的外周侧对 于所述内侧旋转体以非接触方式检测所述内侧旋转体的旋转相位的内侧检测器。如此，相 位差检测单元能够在管材的外周侧以不和内侧旋转体接触的方式检测相位差，由此即使管 材长难以配线或者即使在管材内存在流体也不用担心泄漏，可以不受管材局限地没有障碍 地检测相位差，所以不需要配线构造或密封构造，可以成为更加简单而紧凑的结构。在本专利技术的别的方式中，具有分别在轴线方向上配置的多段的所述多个外侧磁极 以及所述多个内侧磁极，该多段的所述多个外侧磁极以及所述多个内侧磁极在轴线方向上 匹配，且在各个段中能够在该轴线方向上进行磁耦合。由此，因为能够把在轴线方向上保持 内侧旋转体的保持转矩增大与上述多个段的段数相当的量，所以能够切实并且正确地将内 侧旋转体定位在轴线方向上。在本专利技术中，所述相位检测单元包含检测用磁极组和磁传感器，所述检测用磁极 组配置在所述内侧旋转体的在半径方向上不与所述外侧磁极重叠的部位上；所述磁传感器 根据穿过所述管材的与该检测用磁极组的磁相互作用，检测所述内侧旋转体的旋转位置。附图说明图1是本专利技术的磁耦合控制装置的实施方式的概要纵截面图。图2是表示该实施方式的磁耦合结构的纵截面图(a)，表示内侧旋转体的磁极构 造的正面图(b)，以及表示转子部的磁极构造的纵截面图(C)。图3是表示该实施方式的更具体的结构例的纵截面图。图4是放大表示图3的一部分的放大部分截面图。图5是表示该实施方式的控制系统的整体结构的一例的概要结构方框图。图6是表示相位差检测单元的检测器的检测信号以及根据该检测信号导出的各 种信号的方式的时序图。图7是表示相位检测电路的输出失步检测信号的结构例的概要电路图。图8是表示相位检测电路的输出相位信号的结构例的概要电路图。符号说明10磁耦合控制装置；IOMT外侧功能体；11定子部；12转子部；12b转子磁极；12c 外侧磁极；13轴承；14内侧旋本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种磁耦合控制装置，其特征在于，具备：外侧功能体，其具有在内周部能够旋转的转子部和能够控制该转子部的定子部；内侧旋转体，其具有间隔地配置在所述转子部的内周侧；管材，其具有配置在所述外侧功能体和所述内侧旋转体之间的管壁；磁耦合结构，其具有在所述转子部的内周部绕轴线排列的多个外侧磁极、以及在所述内侧旋转体的外周部对于所述多个外侧磁极在旋转方向上匹配，并且经由所述管壁在该旋转方向上能够磁耦合地排列的多个内侧磁极；相位差检测单元，其检测所述外侧磁极和所述内侧磁极的旋转方向的相位差；以及外侧功能体控制单元，其根据所述相位差控制所述外侧功能体。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：北岛宽规，川田博司，远山晖，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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