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    公开号:WO1988005617A1
    申请号:PCT/JP1988/000033
    申请日:1988-01-18
    公开日:1988-07-28
    发明作者:Noboru Iwamatsu；Yoshiyuki Hayashi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02K1-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 同期型交流サーボモ一タのロータ構造 技術分野
    [0002] 本発明は同期型交流サーボモータのロータ構造に関し、 特 にモータ回転時のス ロ ッ ト リ ップルを取り除く ロータ構造に 関する。 背景技術
    [0003] ロータにマグネッ トを用い、 ステ一夕に巻線用のスロ ッ ト を有したモータにおいては、 該ロータの回転時にはその回転 ト ルクに変動、 即ちスロ ッ ト リ ップルを生じ回転に滑らかさ を欠く。 これはロータの回転角度位置に応じてスロ ッ 卜 との 位置閱係が変化し、 これに基づき磁束密度が変化するためで ある。 こう したモータによるサーボモータを、 例えば工作機 械の送りの駆動機構に使用すると微少な送りむらを生じ、 そ の結果被加工物の加工面仕上精度の劣化を生む。 発明の開示
    [0004] 依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく 、 ロータの回 転中のスロ ッ ト リ ップルを可及的に低減させるロータ構造を 提供することを目的とする。
    [0005] 上述した目的に鑑みて、 本発明は同期型交流サ一ボモータ のロータ構造であって、 該モータの回転時のスロ ッ ト リ ップ ルの波周期に応じて、 複数個の π—タ要素をロータの回転中 心軸線を中心として第一の角度位置と第二の角度位置とにず らせて並設し、 該第一と第二の 2つの角度位置のずれが前記 ス ロ ッ ト リ ップルの半波長に対応する機械角度であり、 前記 第一の角度位置のロータ要素の合計磁束と前記第二の角度位 置のロータ要素の合計磁束とが同じ大きさである様構成して 前記スロ ッ ト リ ッブルを可及的に低減せしめたことを特徵と する同期型交流サーボモータのロータ構造を提供する。
    [0006] 本発明に係る上記ロータ構造によれば、 回転中に第一の角 度位置の π—タ要素とステータスロ ッ ト との相対回転位置に 基づく スロ ッ ト リ ツプル波と、 第二の角度位置の口ータ要素 とステータスロッ ト との相対回転位置に基づくスロ ッ ト リ ッ プル波とは互いに半波長分だけ位相がずれており、 各第一、 第二の口ータ要素の合計磁束の大きさが同じであるため各ス 口ッ ト リ ップル波の大きさ （振幅） は同じであり、 従って両 スロ ッ ト リ ップル波を重ね合わせると互いに打ち消し合って 消失する。 図面の簡単な説明
    [0007] 第 1図は本発明に係るロータ構造の正面を表わし、 第 2図 の矢視線 Aから見た部分破断図、
    [0008] 第 2図は第 1図の矢視線 Bから見た図であり、 本発明に係 る口ータ構造の一部破断の側面図、
    [0009] 第 3図は本発明に係るロータ構造に基づく スロ ッ ト リ ップ ルの消失作用説明図である。 発明を実施するための最良の態様
    [0010] 以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細に 説明する。 まず第 1図と第 2図とを参照すると、 本ロータは 8極型のロータ構造を表わし、 扇形の電磁鋼板 1 4を積層し たロータコア 1 6をマグネ ッ ト 1 8で挟持した構成の各極
    [0011] ( N又は S極） を円周方向に 8組配設した構成となっている。 前述の複数の電磁鐧板 1 4をロータコア 1 6 と して積層され た状態に保持するために、 各電磁鑭板 1 4 に設けられた孔 2 0 に榛部材 2 2を挿入固定している。 更には π—タの長手 方向端面にはステ ンレス鋼から成る端板 2 4を取付けてマグ ネッ ト 1 8 とロータコア 1 6 との長手方向のずれを防止する と共に、 これらを保護している。 更には磁場絶縁を行なって いる。 こう した構成のロータ極部を軸 1 0 に固定して回転中 心軸線 1 2を中心と して回転させることができる。
    [0012] 従来構造のロータではその回転中心軸線 1 2の方向に亘っ ては変化のない構造となっているが、 本発明では第 1 図に示 す如く その軸線 1 2の方向 （長手方向） の構造を変化させて いる。 ス ロ ッ ト リ ツプル波の半波長に対応した機械角度を (第 3図に基づき後述説明） とすると、 第一のロータ要素 3 0 と第二のロータ要素 30 ' とを回転中心軸線 1 2 (第 2図） を中心と した角度位置において角度 だけずらせた状態で軸 線 1 2方向に併設してい:る。 なお各ロータ要素 3 0 と 30' と はその磁束密度も磁束量も同じになるようロータコア 1 6 と 16 ' 及びマグネ ッ ト 1 8 'と 18' とは同一材料で、 かつ同一寸 法に構成されている。 ロータ要素 30 ' の端板 2 Γ も前記端板 2 4と同一目的で設けられている。 両口ータ要素 3 0 と 30' との間の境界板 2 6 は両口ータ要素 30 , 30' 間の磁場の干渉 が起こらないようにステンレス鑭で磁場絶縁を行なう目的で 配設されている。
    [0013] こう した構造のロータを採用したモータを回転させるとス ロ ッ ト リ ップルを無くすることが可能となる。 なぜならば、 スロ ッ ト リ ップルはロータとステータスロ ッ ト （図示せず） との相対位置関係から生起される変動であり、 第一のロータ 要素 3 0 とステータスロ ッ ト との相対回転から生ずるス口 ッ ト リ ップルと、 第二のロータ要素 30' とステータスロ ッ ト と の相対回転から生ずるス口ッ ト リ ップルとは、 両口ータ要素
    [0014] 3 0 と 3(Γ が各々の口一タ要素の回転により生起させるス口 ッ ト リ ップル波の半波長 （従来構造のロータに基づく スロ ッ ト リ ップル波の半波長と同じ） に対応した機械角度 だけ相 対的にずらせてあるため、 互いに位相が半波長分ずれる。 更 には両口一タ 素 3 0 と 3(Γ とは同一磁場強さを生起してい る。 従って両ロータ要素 3 0 と 30' とを併設した本ロータで は、 各ロータ要素 3 0 と 30' とに基づく各スロッ ト リ ップル は互いに打ち消し合って消失する。
    [0015] 第 3図は上記両ロータ要素 30 , 30' に基づく各スロ ッ ト リ ップルが消失することを説明している。 ステータスロ ッ トの 1 ピッチ間にスロ ッ ト リ ップルが 2波生起される場合は、 ス ロ ッ ト リ ップルの半波長に对応する機械角度 はスロ ッ トピ ツチの 4分の 1である。 従って第 1図に示すずれ角度 もス テータスロ ッ トの 1 ピッチの 4分の 1の角度に設定すればよ い。 第 3図の各グラ フ図の横軸 ®は機械角度を表わし、 縦軸 T , はロータ要素 3 0 に基づく ス ロ ッ ト リ ッ プル （ ト ルク変 動と考えてよい。 ） を、 T 2 はロータ要素 30' に基づく ス ロ ッ ト リ ップルを、 Τ , + Τ 2 はロ ータ要素 3 0 と 30' とを具 備した本発明構造の口一タに基づく ス ロ ッ ト リ ツプル即ち、 スロッ ト リ ップルの消失したことを示している。
    [0016] また第 1図と第 2図とに示す本実施例では、 ロータを容易 に、 しかも低コ ス ト に製作可能なよう第一のロータ要素 3 0 と第二の口ータ要素 30 ' の各対応部品に同一部品を使用して いる。 扇形の電磁鐦板 1 4には棒部材 2 2を押入させる孔
    [0017] 2 0を形成する必要があるが、 該孔 2 0 は鐧板 1 4の対称線 2 8から前記角度 ^の半分の角度 Ζ 2だけ一方に偏位させ て設けてある。 この鑭板 1 4を用いて第一のロータ要素 3 0 と第二のロータ要素 30 ' とを区別なく 同一ロータ要素と して 製作し、 2つのロータ要素を組立併設する場合に孔 2 0が第 1図上において各対称線 28 , 28' に対して互いに逆の上又は 下の位置に来るよう、 即ち 2つのロータ要素を互いに逆の方 向に向けて棒部材 2 2を圧入組み立てすると第 1 図の様な口 —タ構造にすることができる。 従って第 2図は第 1 図の矢視 線 Βのみならず Cの方向から見た図であるとも言える。
    [0018] 上記実施例では第一の角度位置の口ータ要素 3 0 と第二の 角度位置のロータ要素 30 ' とは各々 1個ずつから成るが、 更 に厚さの薄いロータ要素を各々複数個ずつ組み合わせて前記 実施例における各ロータ要素 30 , 30' に置き換えることもで きる。 更にはこ う した薄い複数個のロータ要素の並設順序は 上述の如く特定ざれるものではなく、 例えば第一の角度位置 の π—タ要素と第二の角度位置のロータ要素とを交互に積層 することも可能である。 この場合、 第一の角度位置のロータ 要素と第二の角度位置のロータ要素との間には各要素間の磁 場絶縁体としてステ ンレス鐦等を挟持してもよい。 このよう に多数のロータ要素を使用する場合は、 第 1図及び第 2図に 示す実施例において述べた様に同一設計部品で同一ロータ要 素を構成しておき、 それによりロータを構成することは製作 上及びコ ス ト面からも望ましい。
    [0019] 次にモータの使用中、 即ちロータの回転中に電磁作用に基 づく誘起逆起電圧について考察する。 従来構造のロータにお いてその誘起逆起電圧 E P は次式で表わされる。
    [0020] E p = V p sin ω t
    [0021] 本発明による口ータは第一の角度位置の π—タ要素群と第 二の角度位置のロータ要素群とに分割されているため、 その 誘起逆起電圧 E , は次式で表わされる。
    [0022] E , - (VP/2) -sin ω t + (VP/2) *s in (ω t - θ ·Ρ)
    [0023] 2 ρ ： モータの極数、
    [0024] ： スロ ッ ト リ ップル波の半波長に対応する機械角度、 である。 例えば極数 2 ρが 8極、 角度 ^が 2.5度の場合 cos ((9 ·ρ/2) = 0.9962であり、 本発明の口ータに基づく誘起 逆起電圧 Ε！ の大きさは従来構造の π—タに基づく誘起逆起 電圧 E P の大きさ V P と略同一と言える。 一般にサーポモー タを使った機械駆動部の制御に際しては、 上記逆起電圧の大 きさは重要な設計因子である。 従って従来のロータを有した サーボモータに替えて本発明によるロータ構造のサ一ボモー タを置換する場合、 モータの大きさはもとより、 制御ソ フ ト ゥェァも変更することなく従来のものがそのまま使用できる と共にスロ ッ ト リ ツプルのみを低減させることが可能である { 以上の説明から明らかなように本発明によれば、 サーボモ ータのサイズゃ制御ソフ ト ゥヱァを変えることなく スロ ッ ト リ ップルのみを低減させることの可能なロータ構造を提供す ることができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 同期型交流サーボモータのロータ構造であって、 該モ ータの回転時のスロ ッ ト リ ップルの波周期に応じて、 複数個 の口ータ要素を口ータの回転中心軸線を中心として第一の角 度位置と第二の角度位置とにずらせて並設し、 該第一と第二 の 2つの角度位置のずれが前記スロ ッ ト リ ップルの半波長に 対応する機械角度であり、 前記第一の角度位置の口ータ要素 の合計磁束と前記第二の角度位置のロータ要素の合計磁束と が同じ大きさである様構成して前記スロ ッ ト リ ッ プルを可及 的に低減せしめたことを特徴とする同期型交流サーボモータ のロータ構造。
    2. 前記ロータ要素が同一材料でかつ同一寸法形状から成 り、 前記第一の角度位置のロータ要素数と第二の角度位置の ロータ要素数とが同じである請求の範囲第 1項に記載の同期 型交流サーボモータの口ータ構造。 ·
    3. 前記スロ ッ ト リ ッ プルの半波長がステータ ス ロ ッ ト の 4分の 1 ピッチ機械角度に対応し、 前記第一の角度位置と第 二の角度位置とのずれが該ステータスロ ッ トの 4分の 1 ピッ チ機械角度である請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の同期 型交流サーボモータの口ータ構造。 、
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS63178750A|1988-07-22|
    DE3873441D1|1992-09-10|
    EP0300042A1|1989-01-25|
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    EP0300042A4|1989-04-27|
    EP0300042B1|1992-08-05|
    DE3873441T2|1993-01-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-07-28| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-07-28| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    1988-09-14| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988900850 Country of ref document: EP |
    1989-01-25| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988900850 Country of ref document: EP |
    1992-08-05| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988900850 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62/7416||1987-01-17||
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    DE19883873441| DE3873441D1|1987-01-17|1988-01-18|Rotorstruktur bei einem synchronisierungswechselstromservomotor.|
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