可变电动机系统及其电动装置的制作方法

本发明涉及一种可变电动机系统及其电动装置。

本申请依据2014年7月18日提出申请的PCT/JP2014/069253主张优先权，并在此处援用其内容。

背景技术：

作为可变电动机系统，有的具有产生旋转驱动力的电动装置、使该电动装置产生的旋转驱动力变速并传输至驱动对象的变速装置、通过电动装置的旋转驱动力驱动的驱动对象。

以下的专利文献1中公开有一种如上所述的可变电动机系统。该可变电动机系统的变速装置为行星齿轮变速装置。该变速装置具有：太阳齿轮，其以轴线为中心自转；多个行星齿轮，其与太阳齿轮卡合，并在以轴线为中心公转的同时以自身的中心线为中心自转；悬臂或支架，其支撑多个行星齿轮；内齿轮，其以轴线为中心，多个轮齿排列成环状并与行星齿轮卡合。悬臂上固定有以轴线为中心沿轴向延伸的悬臂轴。该悬臂轴构成与驱动对象连接的输出轴。

该可变电动机系统的电动装置具有：副电动机，其以轴线为中心使太阳齿轮自转；传递机构，其将副电动机的旋转驱动力传递至太阳齿轮；主电动机，其以轴线为中心使内齿轮自转；传递机构，其将主电动机的旋转驱动力传递至内齿轮。副电动机的转子轴和主电动机的转子轴均配置在相对于变速装置的轴线平行且沿径向远离轴线的位置。各传递机构均具有皮带和皮带轮。

该可变电动机系统中，通过改变副电动机的转速，可改变连接至驱动对象的输出轴的转速。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭59-070497号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

上述专利文献1所记载的可变电动机系统在沿径向远离变速装置的轴线的位置配置有2个电动机，因此，存在整体大型化的问题。而且，由于该可变电动机系统在沿径向远离变速装置的轴线的位置配置有2个电动机的关系，需要对2个电动机分别设置具有皮带和皮带轮等的传递机构，存在装置变得复杂且制造成本增加的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种小型化并可降低制造成本的可变电动机系统及其电动装置。

技术方案

为解决上述问题，作为发明所涉及的一方式的可变电动机系统具有：

产生旋转驱动力的电动装置；使所述电动装置产生的旋转驱动力变速的变速装置；通过所述电动装置的旋转驱动力驱动的驱动对象，所述变速装置具有：太阳齿轮，其以轴线为中心自转；太阳齿轮轴，其固定至所述太阳齿轮，以所述轴线为中心沿轴向延伸；行星齿轮，其与所述太阳齿轮卡合，并在以所述轴线为中心公转的同时以自身的中心线为中心自转；内齿轮，其以所述轴线为中心，多个轮齿排列成环状并与所述行星齿轮卡合；行星齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的行星齿轮支架轴，并支撑所述行星齿轮，使其可以所述轴线为中心公转并可以所述行星齿轮自身的中心线为中心自转；内齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的内齿轮支架轴，并支撑所述内齿轮，使其可以所述轴线为中心自转，其中，所述太阳齿轮轴和所述行星齿轮支架轴以及所述内齿轮支架轴中，任一轴构成连接至所述驱动对象的转子的输出轴，其他一个轴构成定速输入轴，剩下的一个轴构成可变速输入轴，所述电动装置具有：定速电动机，其具有定速转子，该定速转子以所述轴线为中心自转，并且直接或间接连接至所述变速装置的所述定速输入轴；可变速电动机，其具有可变速转子，该可变速转子以所述轴线为中心自转，并且直接或间接连接至所述变速装置的所述可变速输入轴，所述可变速转子和所述定速转子中，在第一转子形成有轴插通孔，该轴插通孔以所述轴线为中心构成圆筒状并沿轴向贯穿，第二转子插通至所述第一转子的所述轴插通孔，所述驱动对象的转子配置在所述轴线上。

该可变电动机系统中，在变速装置的轴线上配置有定速电动机的定速转子和可变速电动机的可变速转子，因此，比起在沿径向远离变速装置的轴线的位置配置定速转子和可变速转子，可实现整体小型化。而且，该可变电动机系统中，无需像在沿径向远离变速装置的轴线的位置配置定速转子和可变速转子时那样设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，从该观点出发，可实现装置的小型化，并减少部件数量，从而降低制造成本。此外，该可变电动机系统中，如上所述，无需设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，位于变速装置的轴线上的轴不会受到来自皮带等的弯曲负荷，从而还可以减少振动。

此处，所述可变电动机系统中，所述可变速转子为第一转子，所述定速转子分割为定速转子主体轴和插通至所述轴插通孔中的定速转子延长轴，也可以具备连接所述定速转子主体轴和所述定速转子延长轴的定速用挠性联轴器。

此外，所述可变速电动机具有配置在所述可变速转子的外周侧的可变速定子以及将所述可变速定子固定在内周侧的可变速电动机壳体，所述变速装置具有所述太阳齿轮、所述太阳齿轮轴、所述行星齿轮、所述内齿轮、行星齿轮支架轴、所述行星齿轮支架、所述内齿轮支架以及覆盖这些的变速壳体，所述变速壳体也可以相对于所述可变速电动机壳体固定。

此外，所述可变电动机系统中，所述定速电动机具有配置在所述定速转子的外周侧的定速定子和将所述定速定子固定在内周侧的定速电动机壳体，也可以具有支撑所述定速电动机壳体的电动装置支撑部。

此外，所述可变电动机系统中，也可以具有支撑所述可变速电动机壳体的变速装置支撑部。

该可变电动机系统中，可通过支撑部切实固定作为重物的定速电动机和可变速电动机。

此外，所述可变电动机系统中，所述变速壳体可以固定至所述可变速电动机壳体上。

此处，所述可变电动机系统中，也可以具备连接所述定速转子和所述定速输入轴的定速用挠性联轴器，以及连接所述可变速转子和所述可变速输入轴的可变速用挠性联轴器。

该可变电动机系统中，电动装置的定速转子和变速装置的定速输入轴之间的偏心、偏角以及振动可通过定速用挠性联轴器得到容许。而且，该可变电动机系统中，电动装置的可变速转子和变速装置的可变速输入轴之间的偏心、偏角以及振动可通过可变速用挠性联轴器得到容许。因此，该可变电动机系统中，在可将变速装置相对于电动装置的心轴定位作业工时控制在最小限度的同时，还可抑制从电动装置至变速装置的轴振动的传递、从变速装置至电动装置的轴振动的传递。

此外，具有所述定速用挠性联轴器和所述可变速用挠性联轴器的所述可变电动机系统中，在所述定速用挠性联轴器和所述可变速用挠性联轴器中，与所述第一转子连接的挠性联轴器构成第一挠性联轴器，在所述定速输入轴和所述可变速输入轴中，通过所述第一转子的旋转进行旋转的输入轴构成第一输入轴，在所述第一转子的所述变速装置侧的端部形成转子侧连接部，该转子侧连接部以所述轴线为中心构成环状并与所述第一挠性联轴器连接，在所述第一输入轴的所述电动装置侧的端部也可以形成变速装置侧连接部，该变速装置侧连接部以所述轴线为中心构成环状，沿轴向与所述转子侧连接部对向并与所述第一挠性联轴器连接。

该可变电动机系统中，配置在第二转子外周侧的第一转子的转子侧连接部和通过第一挠性联轴器连接至第一转子的第一输入轴的变速装置侧连接部沿轴向对向。因此，第一挠性联轴器可采用一般的、换言之通用的挠性联轴器。

此外，具有所述定速用挠性联轴器和所述可变速用挠性联轴器的以上任一所述可变电动机系统中，在所述定速用挠性联轴器和所述可变速用挠性联轴器中，与所述第一转子连接的挠性联轴器构成第一挠性联轴器，与所述第二转子连接的挠性联轴器构成第二挠性联轴器，所述第一挠性联轴器以所述轴线为基准，配置在所述第二挠性联轴器的外周侧，所述第二挠性联轴器的轴向长度尺寸也可以小于或等于所述第一挠性联轴器的轴向长度尺寸。

该可变电动机系统中，虽然第二挠性联轴器配置在第一挠性联轴器的内周侧，但由于第二挠性联轴器的轴向长度尺寸小于或等于第一挠性联轴器的轴向长度尺寸，因此，可易于进行各挠性联轴器的安装作业。

此外，以上任一可变电动机系统中，所述定速电动机具有配置在所述定速转子的外周侧的定速定子和将所述定速定子固定在内周侧的定速电动机壳体，所述可变速电动机具有配置在所述可变速转子的外周侧的可变速定子和将所述可变速定子固定在内周侧的可变速电动机壳体，所述可变速电动机壳体也可以相对于所述定速电动机壳体固定。

该可变电动机系统中，可变速电动机壳体相对于定速电动机壳体固定。因此，该可变电动机系统中，从可变电动机系统的制造工厂出厂前，可相对于定速转子正确定位(心轴定位)可变速转子。从而，该可变电动机系统中，可省去在设置现场相对于定速转子定位可变速转子的作业。

此外，所述可变电动机系统中，也可以具有支撑所述定速电动机壳体的电动装置支撑部。

此外，所述可变电动机系统中，也可以具有支撑所述可变速电动机壳体的可变速电动机支撑部。

此外，所述可变电动机系统中，也可以具有支撑所述变速壳体的变速装置支撑部。

所述可变速电动机壳体相对于所述定速电动机壳体固定的所述可变电动机系统中，具有安装在所述第二转子的所述变速装置相反侧端部的冷却风扇，为了在所述定速电动机壳体内和所述可变速电动机壳体内通过所述冷却风扇的旋转产生气体流动，所述定速电动机壳体和所述可变速电动机壳体也可以互相连通。

该可变电动机系统中，第二转子旋转时，设在该第二转子端部的冷却风扇也旋转。通过该冷却风扇的旋转，外部空气流入定速电动机壳体和可变速电动机壳体中的一方的壳体内，冷却一方的壳体内的转子和定子等。而且，该可变电动机系统中，由于定速电动机壳体和可变速电动机壳体连通，因此，流入一方壳体内的空气也流入另一方的壳体内，冷却另一方的壳体内的转子和定子等。从而，该可变电动机系统中，通过1个冷却风扇可冷却2个电动机，基于该观点，可实现装置的小型化以及降低制造成本。

此外，以上任一可变电动机系统中，也可以具有：频率转换装置，其改变提供至所述可变速电动机的电力的频率；第一开关，其将所述定速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；第二开关，其将所述可变速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；控制器，其在对所述频率转换装置指示提供给所述可变速电动机的电力的频率的同时，对所述第一开关和所述第二开关指示ON、OFF。

该可变电动机系统中，可控制定速电动机和可变速电动机的驱动以及停止，同时也可控制可变速电动机的转速。

具有所述控制器的所述可变电动机系统中，所述太阳齿轮轴构成所述输出轴，所述行星齿轮支架轴构成所述可变速输入轴，所述内齿轮支架轴构成所述定速输入轴，所述控制器在收到起动指示后，对所述第二开关指示ON，并将所述可变速电动机设为所述电力供给状态，同时，也可以对所述频率转换装置指示预先规定的最小频率，在所述可变速电动机以最低转速开始驱动后，对所述第一开关指示ON，将所述定速电动机设为所述电力供给状态。

该可变电动机系统中，仅使可变速电动机以最低转速旋转时的输出轴的转速，相比定速电动机和可变速电动机一起旋转时的输出轴的转速范围为较小的转速。因此，该可变电动机系统中，在起动时，通过仅使可变速电动机以最低转速旋转来使输出轴旋转，减小电动装置的起动负载扭矩。

具有所述控制器的所述可变电动机系统中，所述太阳齿轮轴构成所述输出轴，所述行星齿轮支架轴构成所述可变速输入轴，所述内齿轮支架轴构成所述定速输入轴，所述控制器在收到起动指示后，对所述第一开关指示ON，并将所述定速电动机设为所述电力供给状态，在所述定速电动机以规定转速开始驱动后，对所述第二开关指示ON，将所述可变速电动机设为所述电力供给状态，同时，也可以对所述频率转换装置指示预先规定的最小频率。

此外，作为发明所涉及的其他一方式的可变电动机系统具有：

变速装置，其具有连接至驱动对象的输出轴；定速旋转的定速输入轴；可变速旋转的可变速输入轴，并且根据所述可变速输入轴的转速和所述定速输入轴的转速规定所述输出轴转速；电动装置，其具有使所述定速输入轴旋转驱动的定速电动机、以及使所述可变速输入轴旋转驱动的可变速电动机；频率转换装置，其改变提供至所述可变速电动机的电力的频率；第一开关，其将所述定速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；第二开关，其将所述可变速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；控制器，其对所述频率转换装置指示提供至所述可变速电动机的电力的频率的同时，对所述第一开关和所述第二开关指示ON、OFF，其中，所述变速装置具有：太阳齿轮，其以轴线为中心自转；太阳齿轮轴，其固定至所述太阳齿轮，以所述轴线为中心沿轴向延伸；行星齿轮，其与所述太阳齿轮卡合，并在以所述轴线为中心公转的同时以自身的中心线为中心自转；内齿轮，其以所述轴线为中心，多个轮齿排列成环状并与所述行星齿轮卡合；行星齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的行星齿轮支架轴，并支撑所述行星齿轮，使其可以所述轴线为中心公转并可以所述行星齿轮自身的中心线为中心自转；内齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的内齿轮支架轴，并支撑所述内齿轮，使其可以所述轴线为中心自转，所述太阳齿轮轴构成所述输出轴，所述行星齿轮支架轴构成所述定速输入轴，所述内齿轮支架轴构成所述可变速输入轴，所述控制器在接收到起动指示后，对所述第二开关指示ON，并将所述可变速电动机设为所述电力供给状态，同时，对所述频率转换装置指示预先规定的最小频率，在所述可变速电动机以最低转速开始驱动后，对所述第一开关指示ON，将所述定速电动机设为所述电力供给状态。

该可变电动机系统中，可控制定速电动机和可变速电动机的驱动以及停止，同时也可控制可变速电动机的转速。但是，该可变电动机系统中，仅使可变速电动机以最低转速旋转时的输出轴的转速，相比定速电动机和可变速电动机一起旋转时的输出轴的转速范围为较小的转速。因此，该可变电动机系统中，在起动时，通过仅使可变速电动机以最低转速旋转来使输出轴旋转，减小电动装置的起动负载扭矩。

此外，作为发明所涉及的其他一方式的可变电动机系统具有：

变速装置，其具有连接至驱动对象的输出轴；定速旋转的定速输入轴；可变速旋转的可变速输入轴，并且根据所述可变速输入轴的转速和所述定速输入轴的转速规定所述输出轴转速；电动装置，其具有使所述定速输入轴旋转驱动的定速电动机、以及使所述可变速输入轴旋转驱动的可变速电动机；频率转换装置，其改变提供至所述可变速电动机的电力的频率；第一开关，其将所述定速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；第二开关，其将所述可变速电动机设为电力供给状态和电力切断状态；控制器，其对所述频率转换装置指示提供至所述可变速电动机的电力的频率的同时，对所述第一开关和所述第二开关指示ON、OFF，其中，所述变速装置具有：太阳齿轮，其以轴线为中心自转；太阳齿轮轴，其固定至所述太阳齿轮，以所述轴线为中心沿轴向延伸；行星齿轮，其与所述太阳齿轮卡合，并在以所述轴线为中心公转的同时以自身的中心线为中心自转；内齿轮，其以所述轴线为中心，多个轮齿排列成环状并与所述行星齿轮卡合；行星齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的行星齿轮支架轴，并支撑所述行星齿轮，使其可以所述轴线为中心公转并可以所述行星齿轮自身的中心线为中心自转；内齿轮支架，其具有以所述轴线为中心沿轴向延伸的内齿轮支架轴，并支撑所述内齿轮，使其可以所述轴线为中心自转，所述太阳齿轮轴构成所述输出轴，所述行星齿轮支架轴构成所述定速输入轴，所述内齿轮支架轴构成所述可变速输入轴，所述控制器在接收到起动指示后，对所述第一开关指示ON，并将所述定速电动机设为所述电力供给状态，在所述定速电动机以规定的转速开始驱动后，对所述第二开关指示ON，将所述可变速电动机设为所述电力供给状态，同时，对所述频率转换装置指示预先规定的最小频率。

该可变电动机系统中，通过先于可变速电动机起动输出较大的定速电动机，与优先起动可变速电动机时相比，可减小对可变速电动机施加的负载。

具备所述控制器的任一所述可变电动机系统中，所述频率转换装置为可改变提供至所述可变速电动机的电流的方向的可逆频率转换装置，所述控制器也可执行以下工序：判断工序，其在接收到所述输出轴的转速变更后，判断是否需要改变提供至所述可变速电动机的电流的方向，以实现所述输出轴的转速变更后的转速；开关OFF指示工序，其在判断为需要改变提供至所述可变速电动机的电流的方向时，对所述第二开关指示OFF，将所述可变速电动机设为所述电力切断状态；开关ON和电流方向变更指示工序，其在所述可变速电动机变为所述电力切断状态后，对所述第二开关指示ON，将所述可变速电动机设为所述电力供给状态，同时，对所述频率转换装置指示变更提供至所述可变速电动机的电流的方向；目标频率指示工序，其在提供至所述可变速电动机的电流方向变更导致所述可变速电动机开始反向旋转驱动后，作为提供至所述可变速电动机的电力的频率，指示所需的频率以实现所述输出轴的转速变更后的转速。

该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向后，改变可变速电动机的旋转方向时，暂时切断提供至可变速电动机的电力，断绝来自可变速电动机的旋转驱动力的发生。该可变电动机系统中，随后，改变提供至可变速电动机的电流的方向，向可变速电动机提供电力，使可变速电动机旋转驱动。因此，该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向时，可减小对可变速电动机施加的急剧负载。

此外，所述频率转换装置为可逆频率转换装置的所述可变电动机系统中，所述变速装置具有制动器，其对所述可变速输入轴进行约束，使其无法旋转，所述控制器在执行所述开关OFF指示工序从而使所述可变速电动机变为所述电力切断状态后，且对所述制动器指示约束所述可变速输入轴后，在使所述可变速电动机反向旋转驱动前，也可执行指示所述制动器解除对所述可变速输入轴的约束的制动器动作指示工序。

该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向后，改变可变速电动机的旋转方向时，暂时切断提供至可变速电动机的电力，断绝来自可变速电动机的旋转驱动力的发生。该可变电动机系统中，随后，通过制动器约束可变速输入轴使其无法旋转，并停止可变速电动机。该可变电动机系统中，随后，改变提供至可变速电动机的电流的方向，向可变速电动机提供电力，使可变速电动机旋转驱动。因此，该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向时，可进一步减小对可变速电动机施加的急剧负载。

此外，所述频率转换装置为可逆频率转换装置的以上任一所述可变电动机系统中，所述控制器也可执行以下工序：第一最小频率指示工序，其在通过所述判断工序判断为需要改变提供至所述可变速电动机的电流的方向时，在执行所述开关OFF指示工序前，对所述频率转换装置指示预先规定的最低频率作为提供至所述可变速电动机的电力的频率；第二最小频率指示工序，其在通过执行所述开关OFF指示工序从而将所述可变速电动机设为所述电力切断状态后，在执行所述目标频率指示工序前，指示所述最小频率作为提供至所述可变速电动机的电力的频率。

该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向后，改变可变速电动机的旋转方向时，将可变速电动机设为最低转速后，暂时切断提供至可变速电动机的电力，断绝来自可变速电动机的旋转驱动力的发生。该可变电动机系统中，随后，改变提供至可变速电动机的电流的方向，向可变速电动机提供最小频率的电力，使可变速电动机以最低转速旋转驱动。因此，该可变电动机系统中，在改变提供至可变速电动机的电流的方向时，可进一步减小对可变速电动机施加的急剧负载。

以上任一所述可变电动机系统中，所述太阳齿轮轴也可构成所述输出轴，所述行星齿轮支架轴也可构成所述可变速输入轴，所述内齿轮支架轴也可构成所述定速输入轴。

该可变电动机系统中，可相对于定速输入轴的转速增大输出轴的转速。

以上任一所述可变电动机系统中，所述可变速电动机的极数也可大于所述定速电动机的极数。

此外，所述可变电动机系统中，所述太阳齿轮轴和所述第二转子可沿水平的所述轴线方向并列配置。

此外，所述可变电动机系统中，可按照所述定速电动机、所述可变速电动机、所述变速装置、所述驱动对象的顺序以直线状配置。

此外，所述可变电动机系统中，所述驱动对象可以为压缩机。

为解决上述问题，作为发明所涉及的一方式的电动装置，

其与变速装置相连接，所述变速装置具有连接至驱动对象的转子的输出轴；定速旋转的定速输入轴；可变速旋转的可变速输入轴，并且根据所述可变速输入轴的转速和所述定速输入轴的转速规定所述输出轴转速，所述电动装置具有：使所述定速输入轴旋转驱动的定速电动机；使所述可变速输入轴旋转驱动的可变速电动机，其中，所述定速电动机具有：定速转子，其以轴线为中心自转，并直接或间接连接至所述变速装置的所述定速输入轴；定速定子，其配置在所述定速转子的外周侧；定速电动机壳体，所述定速定子固定至其内周侧，所述可变速电动机具有：可变速转子，其以所述轴线为中心自转，并直接或间接连接至所述变速装置的所述可变速输入轴；可变速定子，其配置在所述可变速转子的外周侧；可变速电动机壳体，所述可变速定子固定至其内周侧，所述可变速转子和所述定速转子中，第一转子形成有轴插通孔，其以所述轴线为中心形成圆筒状，并沿轴向贯穿，第二转子插通至所述第一转子的所述轴插通孔，所述驱动对象的转子配置在所述轴线上，所述可变速电动机壳体相对于所述定速电动机壳体固定。

该电动装置中，由于在同一轴线上配置有定速电动机的定速转子和可变速电动机的可变速转子，因此，比起在沿径向远离轴线的位置配置定速转子和可变速转子，可实现整体小型化。而且，该电动装置中，无需像在沿径向远离轴线的位置配置定速转子和可变速转子时那样设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，从该观点出发，可实现装置的小型化，并减少部件数量，从而降低制造成本。此外，该电动装置中，如前所述，无需设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，位于轴线上的轴不会受到来自皮带等的弯曲负荷，从而还可以减少振动。

此外，该电动装置中，可变速电动机壳体相对于定速电动机壳体固定。因此，该电动装置中，从电动装置的制造工厂出厂前，可相对于定速转子正确定位(心轴定位)可变速转子。从而，该电动装置中，可省去在设置现场相对于定速转子定位可变速转子的作业。

此外，所述电动装置中，具有安装在所述第二转子的所述变速装置相反侧端部的冷却风扇，为了在所述定速电动机壳体内和所述可变速电动机壳体内通过所述冷却风扇的旋转产生气体流动，所述定速电动机壳体和所述可变速电动机壳体也可以互相连通。

该电动装置中，第二转子旋转时，设在该第二转子端部的冷却风扇也旋转。通过该冷却风扇的旋转，外部空气流入定速电动机壳体和可变速电动机壳体中的一方的壳体内，冷却一方的壳体内的转子和定子等。而且，该电动装置中，由于定速电动机壳体和可变速电动机壳体连通，因此，流入一方壳体内的空气也流入另一方的壳体内，冷却另一方的壳体内的转子和定子等。从而，该电动装置中，通过1个冷却风扇可冷却2个电动机，可实现小型化以及降低制造成本。

有益效果

根据本发明的一方式，可实现装置的小型化以及降低制造成本。

附图说明

图1是本发明所涉及的第一实施方式中的可变电动机系统的剖面图。

图2是本发明所涉及的第一实施方式中的变速装置的剖面图。

图3是本发明所涉及的第一实施方式中的电动装置的剖面图。

图4是表示本发明所涉及的第一实施方式中的变速装置结构的模式图。

图5是表示本发明的第一实施方式中的控制器的动作的流程图。

图6是本发明所涉及的第二实施方式中的可变电动机系统的截面图。

图7是表示本发明所涉及的第二实施方式中的控制器的动作的流程图。

图8是本发明所涉及的第三实施方式中的可变电动机系统的剖面图。

图9是表示本发明所涉及的第三实施方式中的控制器的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明所涉及的可变电动机系统的各种实施方式及各种改进例。

“第一实施方式”

使用图1至图5说明本发明所涉及的可变电动机系统的第一实施方式。

本实施方式的可变电动机系统如图1所示，具有产生旋转驱动力的电动装置50、使电动装置50产生的旋转驱动力变速并传输至驱动对象的变速装置10。电动装置50通过电动装置支撑部50S支撑在架台90(规定的结构物)上。变速装置10通过变速装置支撑部10S支撑在架台90上。通过这些支撑部可切实固定作为重物的电动装置50和变速装置10。

另外，架台90可分割为电动装置50用、变速装置10用以及压缩机C用，或者也可以以任一组合一体化。

变速装置10为行星齿轮变速装置。该变速装置10如图2所示，具有：太阳齿轮11，其以沿水平方向延伸的轴线Ar为中心自转；太阳齿轮轴12，其固定至太阳齿轮11；多个行星齿轮15，其与太阳齿轮11卡合，并在以轴线Ar为中心公转的同时，以自身的中心线Ap为中心自转；内齿轮17，其以轴线Ar为中心，多个轮齿并列成环状并与多个行星齿轮15卡合；行星齿轮支架21，其支撑多个行星齿轮15，使其可以轴线Ar为中心公转并可以行星齿轮15自身的中心线Ap为中心自转；内齿轮支架31，其支撑内齿轮17，使其可以轴线Ar为中心自转；以及覆盖这些的变速壳体41。

此处，将轴线Ar延伸的方向作为轴向，将该轴向的一侧作为输出侧，将该输出侧的相反侧作为输入侧。此外，以下仅将以该轴线Ar为中心的径向称为径向。

太阳齿轮轴12以轴线Ar为中心形成圆柱状，从太阳齿轮11向轴向的输出侧延伸。在该太阳齿轮轴12的输出侧端部形成有凸缘13。该凸缘13例如连接有作为驱动对象的压缩机C的转子。太阳齿轮轴12通过配置在太阳齿轮11的输出侧的太阳齿轮轴承42支撑，可以轴线Ar为中心自转。太阳齿轮轴承42安装在变速壳体41上。

行星齿轮支架21具有：设在各多个行星齿轮15上的行星齿轮轴22；固定多个行星齿轮轴22相互的位置的支架主体23；固定至支架主体23并以轴线Ar为中心沿轴向延伸的行星齿轮支架轴27。

行星齿轮轴22沿轴向贯穿多个行星齿轮15的中心线Ap，并支撑行星齿轮15，使其可以该中心线为中心自转。支架主体23具有：从多个行星齿轮轴22向径向外侧延伸的输出侧臂部24；以轴线Ar为中心形成圆筒状并从输出侧臂部24的径向外侧端向输入侧延伸的圆筒部25；从圆筒部25的输入侧端向径向内侧延伸的输入侧臂部26。

作为行星齿轮支架轴27，具有：从输出侧臂部24向输出侧延伸的输出侧行星齿轮支架轴27o；从输入侧臂部26向输入侧延伸的输入侧行星齿轮支架轴27i。各行星齿轮支架轴27o、27i均以轴线Ar为中心形成圆筒状。输出侧行星齿轮支架轴27o通过配置在比输出侧壁部24更靠近输出侧的行星齿轮支架轴承43支撑，并可以轴线Ar为中心自转。该行星齿轮支架轴承43安装在变速壳体41上。输出侧行星齿轮支架轴27o的内周侧插通有太阳齿轮轴12。输入侧行星齿轮支架轴27i通过配置在比输入侧壁部26更靠近输入侧的行星齿轮支架轴承44支撑，并可以轴线Ar为中心自转。该行星齿轮支架轴承44安装在变速壳体41上。输入侧行星齿轮支架轴27i的输入侧端形成有面向径向外侧扩张的环状凸缘28。

内齿轮支架31具有：固定有内齿轮17的支架主体33；固定至支架主体33并以轴线Ar为中心沿轴向延伸的内齿轮支架轴37。

支架主体33具有：以轴线Ar为中心形成圆筒状并在内周侧固定有内齿轮17的圆筒部35；从圆筒部35的输入侧端向径向内侧延伸的输入侧臂部36。

内齿轮支架轴37以轴线Ar为中心形成圆柱状，并配置在同样以轴线Ar为中心形成圆柱状的太阳齿轮轴12的输入侧。支架主体33的输入侧臂部36固定至该内齿轮支架轴37。在内齿轮支架轴37的输入侧端形成有面向径向外侧扩张的环状或圆板状凸缘38。该内齿轮支架轴37的输入侧的部分插通至圆筒状的输入侧行星齿轮支架轴27i的内周侧。内齿轮支架轴37的凸缘38和输入侧行星齿轮支架轴27i的凸缘28的轴向位置基本一致。

电动装置50如图3所示，具有：使作为定速输入轴Ac的内齿轮支架轴37旋转驱动的定速电动机51；使作为可变速输入轴Av的输入侧行星齿轮支架轴27i旋转驱动的可变速电动机71；用于对这些进行冷却的冷却风扇91；以及覆盖该冷却风扇91的风扇盖92。

本实施方式中，定速电动机51例如为4极的异步电动机。此外，可变速电动机71为极数大于定速电动机51的12极异步电动机。

定速电动机51具有：以轴线Ar为中心自转并连接至作为定速输入轴Ac的内齿轮支架轴37的定速转子52；配置在定速转子52的外周侧的定速定子66；以及定速定子66固定至其内周侧的定速电动机壳体61。

定速转子52具有定速转子轴53、以及固定至定速转子轴53外周的导体56。此外，定速转子轴53具有：以轴线Ar为中心形成圆柱状并在其外周固定有导体56的定速转子主体轴54；以轴线Ar为中心形成圆柱状并固定至定速转子主体轴54的输出侧的定速转子延长轴55。在定速转子延长轴55的轴向两端分别形成有面向径向外侧扩张的环状或圆板状凸缘55i、55o。在定速转子主体轴54的输出侧端形成有面向径向外侧扩张的环状或圆板状凸缘54o。定速转子延长轴55和定速转子主体轴54通过用螺栓等互相连接各凸缘55i、55o、54o实现一体化。在定速转子主体轴54的输入侧端固定有所述冷却风扇91。

定速定子66配置在定速转子52的导体56的径向外侧。该定速定子66通过多个线圈形成。

定速电动机壳体61具有：以轴线Ar为中心形成圆筒状并在内周侧固定有定速定子66的壳体主体62；堵塞圆筒状的壳体主体62的轴向两端的盖63i、63o。各盖63i、63o安装有定速转子轴承65i、65o，其支撑定速转子主体轴54，使其可以轴线Ar为中心自转。此外，各盖63i、63o在比定速转子轴承65i、65o更靠近径向外侧的位置形成有沿轴向贯穿的多个开口64。

定速转子主体轴54的输入侧端从定速电动机壳体61的输入侧的盖63i向输入侧突出。在该定速转子主体轴54的输入侧端固定有所述的冷却风扇91。因此，定速转子52旋转时，冷却风扇91也与定速转子52一体旋转。风扇盖92具有：配置在冷却风扇91的外周侧的圆筒状的盖主体93；以及安装至盖主体93的入口侧的开口，并形成有多个空气孔的空气流通板94。该风扇盖92固定至定速电动机壳体61的输入侧的盖63i。

可变速电动机71具有：以轴线Ar为中心自转并连接至作为可变速输入轴Av的输入侧行星齿轮支架轴27i的可变速转子72；配置在可变速转子72的外周侧的可变速定子86；以及可变速定子86固定至其内周侧的可变速电动机壳体81。

可变速转子72具有可变速转子轴73、以及固定至定速转子轴53外周的导体76。可变速转子轴73形成有以轴线Ar为中心形成圆筒状并沿轴向贯穿的轴插通孔74。可变速转子轴73的轴插通孔74插通有定速转子延长轴55。在可变速转子轴73的输出侧端形成有面向径向外侧扩张的环状凸缘73o。可变速转子轴73的凸缘73o和形成在定速转子延长轴55的输出侧端的凸缘55o在轴向的位置基本一致。

本实施方式中，形成有轴插通孔74的可变速转子72构成第一转子，插通至该轴插通孔74的定速转子52构成第二转子。

可变速定子86配置在可变速转子72的导体56、76的径向外侧。该可变速定子86通过多个线圈形成。

可变速电动机壳体81具有：以轴线Ar为中心形成圆筒状并在内周侧固定有可变速定子86的壳体主体82；堵塞圆筒状的壳体主体82的输出侧端的输出侧盖83o；配置在比可变速定子86更靠近输入侧的位置，并固定至圆筒状壳体主体82的内周侧的入口侧盖83i。各盖83i、83o安装有可变速转子轴承85i、85o，其支撑可变速转子轴73，使其可以轴线Ar为中心自转。此外，各盖83i、83o在比可变速转子轴承85i、85o更靠近径向外侧的位置形成有沿轴向贯穿的多个开口84。

如上所述，通过在可变速电动机壳体81的各盖83i、83o上形成的多个开口84和在定速电动机壳体61的各盖63i、63o上形成的多个开口64，使可变速电动机壳体81内的空间和定速电动机壳体61内的空间相连通。

此外，本实施方式的可变电动机系统中，定速转子52、可变速转子72和太阳齿轮轴12配置在同一轴线上。

本实施方式的可变电动机系统还具有：可变速用挠性联轴器95，其配置在作为可变速输入轴Av的输入侧行星齿轮支架轴27i和可变速转子72之间并连接两者；以及定速用挠性联轴器97，其配置在作为定速输入轴Ac的内齿轮支架轴37和定速转子52之间并连接两者。

可变速用挠性联轴器95具有：圆筒部96，其形成圆筒状，并至少在相对于圆筒的中心轴线Ar垂直的各方向具有可挠性；环状的凸缘95i、95o，其设在圆筒部96的两侧。

定速用挠性联轴器97具有：圆筒部98，其形成圆筒状或圆柱状，并至少在相对于圆筒或圆柱的中心轴线Ar垂直的各方向具有可挠性；环状或圆板状的凸缘97i、97o，其设在圆筒部98的两侧。

可变速用挠性联轴器95配置在定速用挠性联轴器97的外周侧。定速用挠性联轴器97的轴向长度尺寸与可变速用挠性联轴器95的轴向长度尺寸相同。

可变速用挠性联轴器95的各凸缘95i、95o的外径尺寸与行星齿轮支架21的凸缘28的外径尺寸以及可变速转子72的凸缘73o的外径尺寸相同。因此，以上各凸缘28、73o、95i、95o在轴向互相对向。从而，行星齿轮支架21的凸缘28和可变速转子72的凸缘73o可通过一般的挠性联轴器连接。

可变速用挠性联轴器95的输出侧凸缘95o和行星齿轮支架21的凸缘28通过螺栓等互相连接。此外，可变速用挠性联轴器95的输入侧凸缘95i和可变速转子72的凸缘73o通过螺栓等互相连接。

此外，定速用挠性联轴器97的各凸缘97i、97o的外径尺寸与内齿轮支架31的凸缘38的外径尺寸以及定速转子延长轴55的输出侧凸缘55o的外径尺寸相同。因此，以上各凸缘38、55o、97i、97o在轴向也互相对向。从而，内齿轮支架31的凸缘38和定速转子延长轴55的输出侧凸缘55o可通过一般的挠性联轴器连接。

定速用挠性联轴器97的输出侧凸缘97o和内齿轮支架31的凸缘38通过螺栓等互相连接。此外，定速用挠性联轴器97的输入侧凸缘97i和定速转子延长轴55的输出侧凸缘55o通过螺栓等互相连接。

另外，综上所述，可变速用挠性联轴器95的圆筒部96和定速用挠性联轴器97的圆筒部98均至少在相对于圆筒或圆柱的中心轴线Ar垂直的各方向具有可挠性。但是，如果这些联轴器95、97的圆筒部96、98在至少相对于圆筒或圆柱的中心轴线Ar垂直的各方向，输出侧可相对于输入侧移动，则不具有可挠性也可以。

此外，本实施方式中，连接至作为第一转子的可变速转子72的可变速用挠性联轴器95构成第一挠性联轴器，连接至作为第二转子的定速转子52的定速用挠性联轴器97构成第二挠性联轴器。

而且，本实施方式中，通过作为第一挠性联轴器的可变速用挠性联轴器95连接至作为第一转子的可变速转子72的可变速输入轴Av构成第一输入轴。此外，本实施方式中，通过作为第二挠性联轴器的定速用挠性联轴器97连接至作为第二转子的定速转子52的定速输入轴Ac构成第二输入轴。从而，作为第一转子的可变速转子72的凸缘73o构成转子侧连接部，作为第一输入轴的可变速输入轴Av的凸缘28构成变速装置侧连接部。

此外，本实施方式中，使定速转子轴53(定速转子延长轴55)贯穿至可变速转子轴73的轴插通孔74，从图1的左侧开始，按照定速电动机51、可变速电动机71、变速装置、压缩机C的顺序以直线状配置。

本实施方式的可变电动机系统如图1所示，还具有：频率转换装置100，其改变提供至可变速电动机71的电力的频率；第一开关111，其将定速电动机51设为电力供给状态和电力切断状态；第二开关112，其将可变速电动机71设为电力供给状态和电力切断状态；控制器120，其控制频率转换装置100、第一开关111和第二开关112的动作。

第一开关111电气连接至电源线110和定速电动机51。第二开关112电气连接至电源线110和频率转换装置100。该频率转换装置100电气连接至可变速电动机71。

控制器120通过计算机构成。该控制器120具有：接收部121，其直接接收来自操作人员的指示或接收来自上位控制装置的指示；界面122，其向第一开关111、第二开关112和频率转换装置100下达指示；运算部123，其根据通过接收部121接收到的指示等，制作针对第一开关111、第二开关112和频率转换装置100的指示。

第一开关111根据来自控制器120的ON指示变为ON，根据来自控制器120的OFF指示变为OFF。第一开关111变为ON时，来自电源线110的电力提供至定速电动机51，定速电动机51变为电力供给状态。第一开关111变为OFF时，由电源线110至定速电动机51的电力供给切断，定速电动机51变为电力切断状态。

第二开关112根据来自控制器120的ON指示变为ON，根据来自控制器120的OFF指示变为OFF。第二开关112变为ON时，来自电源线110的电力通过频率转换装置100提供至可变速电动机71，可变速电动机71变为电力供给状态。第二开关112变为OFF时，由电源线110至频率转换装置100和可变速电动机71的电力供给切断，可变速电动机71变为电力切断状态。

频率转换装置100将控制器120所指示频率的电力提供至可变速电动机71。可变速电动机71的可变速转子72以与该频率相应的转速旋转。如此，由于可变速转子72的转速变化，连接至可变速转子72的变速装置10的行星齿轮支架21的转速也变化。结果，作为变速装置10的输出轴Ao的太阳齿轮轴12的转速也变化。

此处，使用图4对变速装置10的各齿轮的齿数和变速装置10的各轴的转速的关系进行说明。

将作为输出轴Ao的太阳齿轮轴12的转速设为ωs，将作为定速输入轴Ac的内齿轮支架轴37的转速设为ωi，将作为可变速输入轴Av的输入侧行星齿轮支架轴27i的转速设为ωh。此外，将太阳齿轮11的齿数设为Zs，将内齿轮17的齿数设为Zi。

此时，可通过以下公式(1)表示各齿轮的齿数和变速装置10的各轴的转速的关系。

ωs/ωi＝ωh/ωi-(1-ωh/ωi)×Zi/Zs……(1)

假设定速电动机51如前所述为4极的异步电动机，电源频率为50Hz时，定速转子52的转速、定速输入轴Ac的转速ωi为1500rpm。此外，假设可变速电动机71如前所述为12极的异步电动机，电源频率为50Hz时，可变速转子72的最高转速、可变速输入轴Av的最高转速ωh为500rpm。此外，假设太阳齿轮11的齿数Zs与内齿轮17的齿数Zi的比Zi/Zs为8。

此时，如果将定速转子52的旋转方向作为正转，可变速转子72的旋转方向与定速转子52的旋转方向相反且为最高转速(-500rpm)，则输出轴Ao的转速为-16500rpm。

此外，如果将定速转子52的旋转方向作为正转，可变速转子72的旋转方向与定速转子52的旋转方向相同且为最高转速(+500rpm)，则输出轴Ao的转速为-7500rpm。

如果将定速转子52的旋转方向作为正转且可变速转子72的转速为0rpm，则输出轴Ao的转速为-12000rpm。

如果将定速转子52的旋转方向作为正转，可变速转子72的旋转方向与定速转子52的旋转方向相反且为最低转速(-50rpm)，则输出轴Ao的转速为-12450rpm。

如果将定速转子52的旋转方向作为正转，可变速转子72的旋转方向与定速转子52的旋转方向相同且为最低转速(+50rpm)，则输出轴Ao的转速为-11550rpm。

因此，假设定速转子52的转速为+1500rpm，通过频率转换装置100进行频率控制从而可将可变速转子72的转速控制在-50～-500rpm的范围内时，换而言之，可将提供至可变速电动机71的电力的频率控制在5～50Hz的范围内时，可将输出轴Ao的转速控制在-12450～-16500rpm的范围内。

接下来，根据图5所示的流程图对本实施方式的可变电动机系统从起动到停止为止的动作进行说明。

控制器120从外部接收到可变电动机系统的起动指示后(S10)，对第二开关112输出ON指示(S11)，同时对频率转换装置100指示最小频率(S12)。此处，最小频率是指频率转换装置100可设定的最小频率，或操作人员等预先设定的最小频率。此处，例如，将电源频率(50Hz)的1/10作为最小频率(5Hz)。

第二开关112从控制器120接收到ON指示后，该第二开关112变为ON，来自电源线110的电力被提供至频率转换装置100。此外，频率转换装置100从控制器120接收到最小频率作为频率的指示值后，将来自电源线110的电力的频率转换为最小频率并提供至可变速电动机71。结果，可变速电动机71变为供给最小频率电力的电力供给状态。本实施方式的可变速电动机71接收到与电源频率相同频率(最大频率：50Hz)的电力时，如前所述，其转速变为最高转速500rpm。因此，接收到电源频率的1/10作为最小频率(5Hz)的电力时，可变速电动机71的转速如前所述变为最低转速50rpm。另外，此处的可变速电动机71的旋转方向与定速电动机51的旋转方向相反。因此，将定速电动机51的旋转方向作为正转时，可变速电动机71的转速为-50rpm。

假设定速电动机51不旋转，定速电动机51及连接至其的定速输入轴Ac的转速为0rpm，则可通过以下公式(2)表示变速装置10的各齿轮的齿数和变速装置10的各轴的转速的关系。

ωs/ωh＝Zi/Zs+1……(2)

与前述内容相同，如果太阳齿轮11的齿数Zs与内齿轮17的齿数Zi的比Zi/Zs为8，可变速电动机71及连接至其的可变速输入轴Av的转速ωh为最低转速-50rpm，则输出轴Ao的转速ωs为-450rpm。

如此，定速电动机51未旋转时，仅使可变速电动机71以最低转速旋转时的输出轴Ao的转速ωs，相比定速电动机51和可变速电动机71一起旋转时的输出轴Ao的转速ωs的范围(-12450～-16500rpm)，为相当小的转速。

因此，本实施方式中，假设连接至输出轴Ao的驱动对象为压缩机C，即使该GD²较大时，也可减小电动装置50的起动负载扭矩。

控制器120在可变速电动机71的可变速转子72开始旋转、输出轴Ao开始旋转时，对第一开关111输出ON指示(S13)。

第一开关111从控制器120接收到ON指示后，该第一开关111变为ON，来自电源线110的电力被提供至定速电动机51，定速电动机51变为电力供给状态。本实施方式的定速电动机51接收到来自电源线110的电力时，如前所述，其转速例如变为1500rpm。

定速电动机51及连接至其的定速输入轴Ac的转速为1500rpm，可变速电动机71及连接至其的可变速输入轴Av的转速为最低的50rpm(但是与定速输入轴Ac的旋转方向相反)时，输出轴Ao的转速如前所述，例如变为可控制的最低转速12450rpm(但是与定速输入轴Ac的旋转方向相反)。

之后，控制器120等待输出轴Ao的目标转速指示的接收(S14)或停止指示的接收(S16)，接收到目标转速指示后，向频率转换装置100指示与接收到的目标转速相应的频率(S15)。

频率转换装置100在接收到该指示后，向可变速电动机71提供与接收到的目标转速相应的频率的电力。可变速电动机71及连接至其的可变速输入轴Av的转速变为与输出轴Ao的目标转速相应的转速(-50～-500rpm)，结果，输出轴Ao的转速变为目标转速(-12450～-16500rpm)。

控制器120向频率转换装置100指示与接收到的目标转速相应的频率后(S15)，再次变为等待输出轴Ao的目标转速指示的接收(S14)或等待停止指示的接收(S16)的状态。控制器120在该状态下接收到停止指示后，对第一开关111和第二开关112输出ON指示(S17)。

第一开关111和第二开关112从控制器120接收到OFF指示后，均变为OFF。因此，来自电源线110的电力不再提供至定速电动机51和可变速电动机71，定速电动机51和可变速电动机71分别变为电力切断状态。结果，输出轴Ao停止。

如上所述，本实施方式中，可减小电动装置50的起动负载扭矩。

此外，本实施方式中，在变速装置10的轴线Ar上配置有定速电动机51的定速转子52和可变速电动机71的可变速转子72，因此，比起在沿径向远离变速装置10的轴线Ar的位置配置定速转子52和可变速转子72，可实现整体小型化。而且，本实施方式中，无需像在沿径向远离变速装置10的轴线Ar的位置配置定速转子52和可变速转子72时那样设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，从该观点出发，可实现装置的小型化，并减少部件数量，从而降低制造成本。此外，本实施方式中，无需像在沿径向远离变速装置10的轴线Ar的位置配置定速转子52和可变速转子72时那样设置皮带和皮带轮等的传递机构，因此，位于变速装置10的轴线Ar上的轴不会受到来自皮带等的弯曲负荷，从而还可以减少振动。

本实施方式中，电动装置50的定速转子52和变速装置10的定速输入轴Ac通过定速用挠性联轴器97连接，因此，可容许定速转子52和定速输入轴Ac之间的偏心、偏角以及振动。而且，本实施方式中，电动装置50的可变速转子72和变速装置10的可变速输入轴Av通过可变速用挠性联轴器95连接，因此，可容许可变速转子72和可变速输入轴Av之间的偏心、偏角以及振动。因此，本实施方式中，在可将变速装置10相对于电动装置50的心轴定位作业工时控制在最小限度的同时，还可抑制从电动装置50至变速装置10的轴振动的传递、从变速装置10至电动装置50的轴振动的传递。

此外，本实施方式中，虽然定速用挠性联轴器(第二挠性联轴器)97配置在可变速用挠性联轴器(第一挠性联轴器)95的内周侧，但由于定速用挠性联轴器(第二挠性联轴器)97的轴向长度尺寸小于或等于可变速用挠性联轴器(第一挠性联轴器)95的轴向长度尺寸，因此，可易于进行各挠性联轴器97、95的安装作业。

本实施方式中，可变速电动机壳体81相对于定速电动机壳体61固定。因此，本实施方式中，从可变电动机系统的制造工厂出厂前，可相对于定速转子52正确定位(心轴定位)可变速转子72。从而，本实施方式中，可省去在设置现场相对于定速转子52定位可变速转子72的作业。

本实施方式中，定速转子52旋转时，设在该定速转子52端部的冷却风扇91也旋转。通过该冷却风扇91的旋转，外部空气流入定速电动机壳体61内，冷却定速转子52和定速定子66等。而且，本实施方式中，由于定速电动机壳体61和可变速电动机壳体81连通，因此，流入定速电动机壳体61内的空气也流入可变速电动机壳体81内，冷却可变速转子72和可变速定子86等。从而，本实施方式中，通过1个冷却风扇91可冷却2个电动机，基于该观点，可实现装置的小型化以及降低制造成本。

此外，本实施方式中，定速转子52、可变速转子72和太阳齿轮轴12配置在同一轴线上，从而可减少可变电动机系统的安装空间(设置空间)。此外，不需要用于传递旋转的部件(伞齿轮等)，可抑制部件数量的增加、降低制造成本。

此外，本实施方式中，形成有轴插通孔74的圆筒状的轴即可变速转子轴73中插通有棒状的轴即定速转子轴53(定速转子延长轴55)。也就是说，输出较大的定速电动机51的定速转子轴53插通至输出小于定速电动机51的可变速电动机71的可变速转子轴73。由此，可采用更大输出(马力)的定速电动机51。

此外，本实施方式中，通过按照定速电动机51、可变速电动机71、变速装置、压缩机C的顺序以直线状配置，可使装置整体更加紧凑化。“第二实施方式”

使用图6和图7说明本发明所涉及的可变电动机系统的第二实施方式。

本实施方式的可变电动机系统如图6所示，与第一实施方式的驱动力施加装置相同，具有电动装置50、变速装置10a、频率转换装置100a、第一开关111、第二开关112和控制器120a。这些中，电动装置50、第一开关111和第二开关112与第一实施方式的相同。

本实施方式的变速装置10a具有制动器39，其约束以轴线Ar为中心的行星齿轮支架21的自转。行星齿轮支架21具有制动盘29，其从支架主体23向外周侧扩张并形成环状。制动器39安装至变速壳体41并夹持行星齿轮支架21的制动盘29，约束行星齿轮支架21使其无法旋转。

本实施方式的频率转换装置100a可改变提供至可变速电动机71的电力的频率，同时，可改变提供至可变速电动机71的电流的方向。也就是说，可使用可变速电动机71发电。因此，本实施方式的频率转换装置100a为可逆频率转换装置，可改变可变速电动机71的可变速转子72的旋转方向。

本实施方式的控制器120a与第一实施方式的控制器120相同，控制频率转换装置100a、第一开关111和第二开关112的动作。而且，本实施方式的控制器120a对频率转换装置100a指示变更提供至可变速电动机71的电流的方向。此外，本实施方式的控制器120a在指示变速装置10a的制动器39约束行星齿轮支架21的旋转的同时，还可以指示解除该约束。

第一实施方式中，定速转子52的转速为+1500rpm，通过频率转换装置100进行频率控制从而将可变速转子72的转速控制在-50～-500rpm的范围内，将输出轴Ao的转速控制在-12450～-16500rpm的范围内。假设可改变提供至可变速电动机71的电流的方向，则可将可变速转子72的转速设为+50～+500rpm，如前所述，可将输出轴Ao的转速设为-11550～-7500rpm。

因此，本实施方式中，作为频率转换装置100a，采用可改变提供至可变速电动机71的电流方向的可逆频率转换装置，并扩大输出轴Ao的转速的可变区域。

本实施方式的可变电动机系统的起动和停止动作与第一实施方式的可变电动机系统的动作相同。本实施方式的可变电动机系统在变速装置10a的输出轴Ao开始旋转后，将输出轴Ao的转速变更为期待转速时的动作与第一实施方式的可变电动机系统的动作不同。

因此，以下根据图7的流程图对将输出轴Ao的转速变更为期待转速时的可变电动机系统的动作进行说明。

控制器120a与第一实施方式相同，在对第一开关111输出ON指示(S13)、定速电动机51例如以1500rpm开始旋转后，如果接收到输出轴Ao的目标转速指示(S14)，则开始判断实现该目标转速是否需要改变提供至可变速电动机71的电流的方向(S20：判断工序)。

控制器120a判断为需要改变提供至可变速电动机71的电流的方向时，对频率转换装置100a指示最小频率(S21：第一最小频率指示工序)。

频率转换装置100a从控制器120a接收到最小频率作为频率的指示值后，将来自电源线110的电力的频率转换为最小频率并提供至可变速电动机71。结果，可变速电动机71变为供给最小频率电力的电力供给状态。因此，可变速电动机71在以与定速电动机51的旋转方向相反的方向旋转时，变为最低转速-50rpm，以与定速电动机51的旋转方向相同的方向旋转时，变为最低转速+50rpm。结果，变速装置10a的输出轴Ao的转速在可变速电动机71以与定速电动机51的旋转方向相反的方向旋转时，变为-12450rpm，在可变速电动机71以与定速电动机51的旋转方向相同的方向旋转时，变为-11550rpm。

可变速电动机71的转速变为最低转速时(-50rpm或+50rpm)，控制器120a对第二开关112输出OFF指示(S22：开关OFF指示工序)，同时，对制动器39指示约束行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)的旋转(S23)。因此，可变速电动机71在变为电力切断状态的同时，停止以连接至该可变速电动机71的行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)的轴线Ar为中心的旋转。

如果行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)的旋转停止，则控制器120a在对制动器39指示解除对行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)的旋转约束的同时(S24)，对第二开关112输出ON指示(S25)。进而，控制器120a对频率转换装置100a指示变更提供至可变速电动机71的电流的方向的同时(S26)，指示最小频率(S27：第二最小频率指示工序)。因此，可变速电动机71变为供给电流的方向为相反方向的电力供给状态，其转速变为最低转速，其旋转方向变为相反方向。从而，可变速电动机71先以与定速电动机51的旋转方向相反的方向旋转时，其旋转方向变为与定速电动机51的旋转方向相同的方向，其转速变为最低转速+50rpm。结果，变速装置10a的输出轴Ao的转速变为-11550rpm。此外，可变速电动机71先以与定速电动机51的旋转方向相同的方向旋转时，其旋转方向变为与定速电动机51的旋转方向相反的方向，其转速变为最低转速-50rpm。结果，变速装置10a的输出轴Ao的转速变为-12450rpm。另外，本实施方式中，所述S25和S26的处理工序构成开关ON和电流方向变更指示工序。此外，本实施方式中，所述S23和S24的处理工序构成制动器动作指示工序。

可变速电动机71的转速变为最低转速时，控制器120a与第一实施方式相同，向频率转换装置100a指示与步骤14(S14)中接收到的输出轴Ao的目标转速相应的频率(S15：目标频率指示工序)。

此外，控制器120a判断为不需要变更步骤20(S20)中的电流方向时，也向频率转换装置100a指示与步骤14(S14)中接收到的输出轴Ao的目标转速相应的频率(S15：目标频率指示工序)。

频率转换装置100a在接收到该指示后，向可变速电动机71提供与接收到的目标转速相应的频率的电力。可变速电动机71及连接至其的可变速输入轴Av的转速变为与输出轴Ao的目标转速相应的转速(+50～+500rpm或-50～-500rpm)，结果，输出轴Ao的转速变为目标转速(-7500～-11550rpm或-12450～-16500rpm)。

综上所述，本实施方式中，如前所述，作为频率转换装置100a，采用可改变提供至可变速电动机71的电流方向的可逆频率转换装置，因此可扩大输出轴Ao的转速的可变区域。

此外，本实施方式中，改变提供至可变速电动机71的电流的方向，并改变可变速电动机71的旋转方向时，将转速设为以现状下的旋转方向旋转时的最低转速后，约束该可变速电动机71及连接至其的可变速输入轴Av的旋转。而且，本实施方式中，解除对可变速输入轴Av的旋转的约束后，将可变速电动机71的旋转方向设为与之前的旋转方向相反的方向，并将其转速设为最低转速后，将其转速设为与输出轴Ao的目标转速相应的转速。因此，本实施方式中，在改变提供至可变速电动机71的电流的方向时，可抑制输出轴Ao的转速、可变速电动机71的转速的急剧变化，减小此时对可变速电动机71施加的负载。

另外，以上实施方式中，在变速装置10a中设置制动器39并改变提供至可变速电动机71的电流方向时，通过该制动器39暂时约束连接至可变速电动机71的可变速输入轴Av的旋转。但是，未在变速装置10a中设置制动器39并改变提供至可变速电动机71的电流方向时，也可以不约束连接至可变速电动机71的可变速输入轴Av的旋转。然而，此种情况下，比起本实施方式，改变提供至可变速电动机71的电流方向时，对可变速电动机71施加的负载增大。

“第三实施方式”

使用图8和图9说明本发明所涉及的可变电动机系统的第三实施方式。

本实施方式的可变电动机系统如图8所示，构成电动装置50的定速电动机51的定速电动机壳体61和可变速电动机71的可变速电动机壳体81分离，可变速电动机壳体81和变速装置10的变速壳体41形成一体。

电动装置50通过电动装置支撑部50S固定至架台90。可变速电动机71通过变速装置支撑部71S固定至架台90。变速装置10通过变速装置支撑部10S固定至架台90。此外，作为驱动对象的压缩机C也通过未图示的支撑部固定至架台90。另外，由于本实施方式的可变速电动机壳体81和变速壳体41形成一体，因此，支撑部设置变速装置支撑部71S和变速装置支撑部10S的至少一方即可。

另外，架台90可分割为电动装置50用、可变速电动机71和变速装置10用以及压缩机C用，或者也可以以任一组合一体化。

可变速电动机壳体81和变速壳体41牢固连接。也就是说，可变速电动机壳体81的输出侧盖83o和变速壳体41例如通过螺栓或焊接牢固接合。

构成定速转子轴53的定速转子主体轴54和插通至可变速转子轴73的轴插通孔74的定速转子延长轴55通过定速用挠性联轴器97连接。也就是说，本实施方式的定速转子轴53具有定速转子主体轴54、定速转子延长轴55和定速用挠性联轴器97。

定速转子延长轴55和内齿轮支架轴37通过定速转子延长轴55的凸缘55o和内齿轮支架轴37的凸缘38固定。也就是说，本实施方式的定速转子延长轴55和内齿轮支架轴37未通过挠性联轴器连接。此外，可变速转子72的可变速转子轴73和行星齿轮支架轴27的输入侧行星齿轮支架轴27i未通过挠性联轴器连接，而是通过螺栓等直接连接或通过齿轮联轴器等连接。另外，也可以不设置凸缘55o、凸缘38，而是将定速转子延长轴55和内齿轮支架轴37一体化。

接下来，根据图9所示的流程图对本实施方式的可变电动机系统从起动到停止为止的动作进行说明。

控制器120从外部接收到可变电动机系统的起动指示后(S10)，对第一开关111输出ON指示(S11a)。

此处，控制器120对制动器39指示约束行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)的旋转(S28)。

控制器120在定速电动机51的转速达到规定转速(例如1500rpm)的阶段，对第二开关112输出ON指示(S12a)，对频率转换装置100指示最小频率(S13a)。然后，输出解除制动器39对行星齿轮支架21(或可变速输入轴Av)旋转的约束的指示(S29)。

本实施方式中，通过使定速电动机51和可变速电动机71分离，可使用标准的(市售的)定速电动机。由此，可进一步降低制造成本。

此外，可省略可变速用挠性联轴器95。由此，可进一步降低制造成本。

此外，本实施方式中，通过先于可变速电动机71起动输出较大的定速电动机51，与优先起动可变速电动机71时相比，可减小对可变速电动机71施加的负载。也就是说，可避免优先起动可变速电动机71时，可变速电动机71无法应对起动定速电动机51时的急剧的扭矩变动，从而出现转速高于设定的转速或低于设定的转速的现象。

另外，先于可变速电动机71起动定速电动机51的方法也适用于第一实施方式的可变电动机系统、第二实施方式的可变电动机系统。

“改进例”

下面对上述说明的可变电动机系统的各实施方式的改进例进行说明。

以上各实施方式的可变电动机系统均将压缩机C作为驱动对象，使该压缩机C以7500rpm以上的转速高速旋转。由于以上各实施方式的可变电动机系统像这样使驱动对象高速旋转，因此，通过变速装置10、10a使定速电动机51的转速增速。因此，以上各实施方式的变速装置10、10a中，将太阳齿轮轴12作为输出轴Ao，将内齿轮支架轴37作为定速输入轴Ac，将输入侧行星齿轮支架轴27i作为可变速输入轴Av。

但是，本发明的旋转驱动力变速装置的变速装置例如也可以用于使定速电动机51的转速减速。此时，也可以将太阳齿轮轴12作为定速输入轴Ac，将行星齿轮支架轴27作为可变速输入轴Av，将内齿轮支架轴37作为输出轴Ao。此外，例如，也可以将太阳齿轮轴12与以上实施方式同样地作为输出轴Ao，将内齿轮支架轴37作为可变速输入轴Av，将行星齿轮支架轴27作为定速输入轴Ac。如上所述，关于太阳齿轮轴12、行星齿轮支架轴27、内齿轮支架轴37中，将任一轴作为输出轴Ao，其他轴作为定速输入轴Ac，剩余的轴作为可变速输入轴Av，通过是否针对输入使输出增速、输出的增减速变化范围等适当设定。

如上所述，即使在太阳齿轮轴12、行星齿轮支架轴27、内齿轮支架轴37中，将任一轴作为输出轴Ao，其他轴作为定速输入轴Ac，剩余的轴作为可变速输入轴Av，也可以与以上实施方式相同，通过在同一轴上配置连接至定速输入轴Ac的定速转子52和连接至可变速输入轴Av的可变速转子72，实现装置的小型化并降低制造成本。

此外，以上各实施方式中，例示4极的异步电动机作为使压缩机C高速旋转的优选定速电动机51，例示12极的异步电动机作为可使压缩机C的转速在规定范围内变速的优选可变速电动机71。但是，无需使驱动对象高速旋转时，也可使用其他类型的电动机作为定速电动机51和可变速电动机71。

此外，以上实施方式中，形成有轴插通孔74的可变速转子72构成第一转子，插通至该轴插通孔74中的定速转子52构成第二转子。但是，定速转子形成有轴插通孔且该轴插通孔中插通有可变速转子时，定速转子构成第一转子，可变速转子构成第二转子。

此外，以上各实施方式中，连接可变速转子72和可变速输入轴Av的可变速用挠性联轴器95构成第一挠性联轴器，连接定速转子52和定速输入轴Ac的定速用挠性联轴器97构成第二挠性联轴器。但是，定速用挠性联轴器配置在可变速用挠性联轴器的外周侧时，定速用挠性联轴器构成第一挠性联轴器，可变速用挠性联轴器构成第二挠性联轴器。

工业上的可利用性

根据本发明的一方式，可实现装置的小型化以及降低制造成本。

符号说明

10、10a：变速装置(行星齿轮变速装置)

10S、变速装置支撑部

11：太阳齿轮

12：太阳齿轮轴

15：行星齿轮

17：内齿轮

21：行星齿轮支架

22：行星齿轮轴

23：支架主体

27：行星齿轮支架轴

27i：输入侧行星齿轮支架轴

28：凸缘(变速装置侧连接部)

29：制动盘

31：内齿轮支架

33：支架主体

37：内齿轮支架轴

38：凸缘

39：制动器

41：变速壳体

50：电动装置

50S：电动装置支撑部

51：定速电动机

52：定速转子

53：定速转子轴

54：定速转子主体轴

55：定速转子延长轴

56：导体

61：定速电动机壳体

62：壳体主体

63i、63o：盖

64：开口

66：定速定子

71：可变速电动机

71S：可变速电动机支撑部

72：可变速转子

73：可变速转子轴

73o：凸缘(转子侧连接部)

74：轴插通孔

76：导体

81：定速电动机壳体

82：壳体主体

83i、83o：盖

84：开口

86：定速定子

91：冷却风扇

Ar：轴线

Ao：输出轴

Ac：定速输入轴

Av：可变速输入轴

100、100a：频率转换装置

111：第一开关

112：第二开关

120、120a：控制器