JP2003319582A - Ac servo motor - Google Patents
Ac servo motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＦＡ、ＯＡ
機器の駆動源として用いられる、ＰＭ型ＡＣサーボモー
タに関するもので、特にそのロータ構造に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】スキューを施した、第１の従来技術にお
けるＰＭ型ＡＣサーボモータのロータ構成を、図４およ
び図５に示す。図４（ａ），（ｂ）および図５におい
て、Ｒはロータ、Ｓはステータ、１は界磁用の永久磁
石、２は電機子コイル、３はステータコア、４はティー
ス、５はスロット、６はロータヨーク、７はシャフトで
ある。本実施例のＡＣサーボモータは、９スロット６極
で、円筒状の永久磁石１の着磁時に、ロータＲの全体を
一括して１／２スロットピッチスキューを施したもので
ある。コギングの次数は一般的には極数とスロット数の
最小公倍数となる。９スロット、６極では最小公倍数が
１８となるのでロータＲを１回転させると１８回のコギ
ングが発生する。このコギングを打ち消すには３６０／
１８＝２０度のスキューを施せば良く、これがスロット
ピッチの１／２に相当している。また第２の従来技術と
して、特開平０８−２９８７３５号公報で示されるもの
もある。これは図６に示すように、軸方向に複数分割さ
れた円筒状の永久磁石１を有するロータＲの隣り合う円
筒状の永久磁石１のスキュー方向を反転させて１スロッ
トピッチのスキューをかけ、前記各々の円筒状の永久磁
石１の磁極中心を一致させたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術で
は、ロータの両端面で見た、磁石とスロットの位置関係
は電気的には同一である。スキューにより永久磁石の位
相は１／２スロット分ずれるが、磁石とスロットの相対
的な位置関係は同じであるので、ロータ両端面のコギン
グトルクは、同位相で発生する。この結果、ロータ端部
の磁束がステータ端部の側面に漏れることで発生するコ
ギングトルクは互いに強め合ってしまう。これを防ぐた
め、ステータの種厚Ｌｓとロータの鏡厚Ｌｒとの関係を
Ｌｓ＞Ｌｒとして、ロータ端部の磁束がステータ端部側
面に漏れないようにする必要があるので、ステータが長
くなってしまうという問題があった。本発明は、このよ
うな問題を解決するためになされたもので、モータ外形
を変えることなく、ロータ長を長くしてモータ効率を向
上することができるＡＣサーボモータを提供することを
目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、同心的に所定の空隙をもって配置したス
テータとロータより構成され、前記ステータは複数のテ
ィースを有し、各ティース間に設けられたスロットに電
機子コイルを備えるとともに、前記ロータには界磁用の
永久磁石を備えて成るＡＣサーボモータにおいて、ロー
タに施すスキューを軸方向に複数分割し、ステータの両
端面に対向した界磁の位相差をコギングの次数で１８０
度となるようにするとともに、スキュー角をθ、 前記
ステータとロータ間のギャップ径をＤｇ、ステータの積
厚をＬとしたときに、ロータを軸方向と平行な面に投影
したときのスキュー角θ’が、
θ’＝ｔａｎ-1（Ｄｇｓｉｎ（θ／２）／Ｌ）
となるようにしたものである。上記手段により、ロータ
の両端面で互いにコギングトルクを打ち消すような磁束
分布となり、ステータの積厚Ｌｓとロータの積厚Ｌｒと
の関係をＬｓ≦Ｌｒとしてもコギングトルクの増加を防
ぐことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例における
ロータを示すもので、（ａ）は平面図で、（ｂ）は正面
図である。図１において、ロータＲは、永久磁石１、ロ
ータヨーク６、シャフト７と図示しない軸受により構成
される。永久磁石１は、軸方向に２分割したリング形の
永久磁石ｌａ、ｌｂよりなり、それぞれスキュー着磁が
施されている。次にスキュー角の決定法について述べ
る。コギングの次数は一般的には極数とスロット数の最
小公倍数となる。本実施例は９スロット、６極なので、
極数とスロット数の最小公倍数は１８となり、ロータを
１回転させると１８回のコギングが発生する。これを打
ち消すにはスキュー角８を３ ６０／１８＝２０度とす
れば良い。ロータを平面状に投影した時のスキュー角
θ’は次式で表される。
θ’＝ｔａｎ-1（Ｌ／Ｄｍ・ｓｉｎ（θ／２））・・・・・・・（１）
さらに本発明においては、リング形の永久磁石１の軸方
向両端面における、着磁位相差θ’’をコギング基本次
数に対し１８０度としている。（以下条件Ａと記す。）
コギングは１８次であるため、θ’’は機械角で表すと
１０度となる。
（θ’’＝３６０／１８×１８０／３６０＝１０度）
本実施例では、式（１）と条件Ａを満足するため、リン
グ形の永久磁石１を２分割し、リングｌａとりングｌｂ
のスキュー角を反転している。本実施例はスキュー着磁
後、永久磁石１の接着を実施しているが一体の永久磁石
を着磁ジグにより図１のように着磁しても良い。図２
は、永久磁石１を、軸方向に４分割したリング形の永久
磁石ｌａ〜ｌｄで構成した本発明の第２の実施例であ
る。同様に図３は、永久磁石１を、軸方向に８分割した
リング形の永久磁石ｌａ〜ｌｈで構成した本発明の第３
の実施例である。このように式（１）と条件Ａを満足す
れば、磁石を複数分割しても実現できる。この場合も、
先ほど述べたように一体の磁石を着磁ジグにより所定の
着磁ラインが得られるように一括着磁しても良い。図１
ないし図３で示したように、本発明によれば着磁パター
ンに１つ以上の不連続点が発生してしまう。生産性を考
慮すれば、永久磁石１の分割は少ないほど望ましいが、
分割数が少ないほど不連続点間の距離が長くなるので、
一括着磁をする場合、着磁ジグの製作が困難になる。そ
こで、図３の様に分割数を増した着磁ラインとすれば、
一括着磁も可能となる。実際に永久磁石１を分割する必
要は無く、着磁ラインの分割数を増やすだけでよいのは
言うまでもない。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
テータ長Ｌｓとロータ長Ｌｒの関係をＬｒ≧Ｌｓとして
も、ロータ両端面のオーバーハング長を等しくすること
によりロータの両端面で発生するコギングトルクを打ち
消し合わせることができるため、コギングトルクを小さ
く抑えることができる。したがって、ロータ長を従来に
比べて長くでき、モータ外形を変えることなく、モータ
効率を向上することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, FA, OA
The present invention relates to a PM type AC servomotor used as a drive source of equipment, and particularly to a rotor structure thereof. 2. Description of the Related Art FIGS. 4 and 5 show a skewed rotor structure of a PM type AC servomotor according to a first prior art. 4A, 4B and 5, R is a rotor, S is a stator, 1 is a permanent magnet for a field, 2 is an armature coil, 3 is a stator core, 4 is a tooth, 5 is a slot, 6 Is a rotor yoke and 7 is a shaft. The AC servomotor of the present embodiment has six slots and nine poles, and performs a 1/2 slot pitch skew on the entire rotor R at a time when the cylindrical permanent magnet 1 is magnetized. The cogging order is generally the least common multiple of the number of poles and the number of slots. In the case of 9 slots and 6 poles, the least common multiple is 18, so that one rotation of the rotor R causes 18 coggings. 360 / to cancel this cogging
A skew of 18 = 20 degrees may be applied, which corresponds to １ ／ of the slot pitch. A second prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-298735. As shown in FIG. 6, the skew direction of the adjacent cylindrical permanent magnets 1 of the rotor R having the cylindrical permanent magnets 1 divided in the axial direction is reversed to skew one slot pitch. The magnetic pole centers of the cylindrical permanent magnets 1 are matched. In the prior art, however, the positional relationship between the magnet and the slot viewed from both end faces of the rotor is electrically the same. Although the phase of the permanent magnet is shifted by ス ロ ッ ト slot due to the skew, since the relative positional relationship between the magnet and the slot is the same, the cogging torque on both end faces of the rotor is generated in the same phase. As a result, the cogging torque generated due to the leakage of the magnetic flux at the rotor end to the side surface of the stator end reinforces each other. In order to prevent this, the relationship between the seed thickness Ls of the stator and the mirror thickness Lr of the rotor must be set to Ls> Lr so that the magnetic flux at the rotor end does not leak to the side surface of the stator end. There was a problem that would. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an AC servomotor that can increase the rotor length and improve motor efficiency without changing the motor outer shape. Things. [0004] In order to solve the above problems, the present invention comprises a stator and a rotor arranged concentrically with a predetermined gap, and the stator has a plurality of teeth. In an AC servomotor having an armature coil in a slot provided between the teeth and a rotor having a permanent magnet for a field, a skew applied to the rotor is divided into a plurality of pieces in an axial direction, and both end faces of the stator are provided. The phase difference of the field facing
And the skew angle is θ, the gap diameter between the stator and the rotor is Dg, and the thickness of the stator is L, the skew angle when the rotor is projected on a plane parallel to the axial direction. θ ′ is such that θ ′ = tan −1 (Dgsin (θ / 2) / L). By the above means, the magnetic flux distribution is such that the cogging torques cancel each other at both end surfaces of the rotor, and the cogging torque can be prevented from increasing even when the relationship between the stator thickness Ls and the rotor thickness Lr is Ls ≦ Lr. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B show a rotor according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view. In FIG. 1, the rotor R includes a permanent magnet 1, a rotor yoke 6, a shaft 7, and a bearing (not shown). The permanent magnet 1 is made up of ring-shaped permanent magnets la and lb divided into two parts in the axial direction, each of which is subjected to skew magnetization. Next, a method for determining the skew angle will be described. The cogging order is generally the least common multiple of the number of poles and the number of slots. Since this embodiment has 9 slots and 6 poles,
The least common multiple of the number of poles and the number of slots is 18, and one rotation of the rotor causes 18 coggings. To cancel this, the skew angle 8 may be set to 360/18 = 20 degrees. The skew angle θ ′ when the rotor is projected on a plane is represented by the following equation. θ ′ = tan −1 (L / Dm · sin (θ / 2)) (1) Further, in the present invention, the magnetization position at both axial end surfaces of the ring-shaped permanent magnet 1. The phase difference θ ″ is set to 180 degrees with respect to the basic cogging order. (Hereinafter referred to as condition A.)
Since cogging is of the 18th order, θ ″ is 10 degrees in mechanical angle. (Θ ″ = 360/18 × 180/360 = 10 degrees) In the present embodiment, in order to satisfy Expression (1) and the condition A, the ring-shaped permanent magnet 1 is divided into two, and the ring la
Skew angle is inverted. In the present embodiment, the permanent magnet 1 is bonded after the skew magnetization, but the integral permanent magnet may be magnetized by a magnetization jig as shown in FIG. FIG.
Is a second embodiment of the present invention in which the permanent magnet 1 is constituted by ring-shaped permanent magnets la to ld divided into four parts in the axial direction. Similarly, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention in which the permanent magnet 1 is constituted by ring-shaped permanent magnets la to lh divided into eight in the axial direction.
This is an embodiment of the present invention. As described above, if the expression (1) and the condition A are satisfied, it can be realized even if the magnet is divided into a plurality. Again,
As described above, the integral magnet may be magnetized collectively by a magnetizing jig so that a predetermined magnetizing line is obtained. FIG.
As shown in FIG. 3 or FIG. 3, according to the present invention, one or more discontinuous points occur in the magnetization pattern. In consideration of productivity, the smaller the division of the permanent magnet 1, the more desirable,
The smaller the number of divisions, the longer the distance between discontinuous points, so
When collective magnetization is performed, it becomes difficult to manufacture a magnetization jig. Therefore, if a magnetized line with an increased number of divisions as shown in FIG.
Batch magnetization is also possible. Needless to say, it is not necessary to actually divide the permanent magnet 1, but only to increase the number of divided magnetized lines. As described above, according to the present invention, even if the relationship between the stator length Ls and the rotor length Lr is set to Lr ≧ Ls, the overhang length of both end faces of the rotor is made equal to each other. Since the cogging torque generated at both end faces can be canceled out, the cogging torque can be reduced. Therefore, the rotor length can be made longer than before, and the motor efficiency can be improved without changing the outer shape of the motor.
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例におけるロータを示す
もので、（ａ）は平面図で、（ｂ）は正面図である。
【図２】 本発明の第２の実施例におけるロータを示す
平面図である。
【図３】 本発明の第３の実施例におけるロータを示す
平面図である。
【図４】 第１の従来技術におけるロータを示すもの
で、（ａ）は平面図で、（ｂ）は正面図である。
【図５】 図４におけるロータを両端部側からみたもの
で、（ａ）は負荷側端部側からみた断面図で、（ｂ）は
反負荷側端部側からみた断面図である。
【図６】 第２の従来技術におけるロータを示すもの
で、（ａ）は平面図で、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｈ 永久磁石
２ 電機子コイル
３ ステータコア
４ テイース
５ スロット
６ ロータヨーク
７ シャフト
８ スキューライン
Ｒ ロータ
Ｓ ステータBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a rotor according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view. FIG. 2 is a plan view showing a rotor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing a rotor according to a third embodiment of the present invention. FIGS. 4A and 4B show a rotor according to the first prior art, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a front view. 5A and 5B are cross-sectional views of the rotor in FIG. 4 as viewed from both ends, and FIG. 5A is a cross-sectional view as viewed from a load-side end, and FIG. FIGS. 6A and 6B show a rotor according to a second conventional technique, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a front view. [Description of Signs] 1, 1a to 1h Permanent magnet 2 Armature coil 3 Stator core 4 Taise 5 Slot 6 Rotor yoke 7 Shaft 8 Skew line R Rotor S Stator
Claims (1)
テータとロータより構成され、前記ステータは複数のテ
ィースを有し、各ティース間に設けられたスロットに電
機子コイルを備えるとともに、前記ロータには界磁用の
永久磁石を備えて成るＡＣサーボモータにおいて、 前記ロータに施すスキューを軸方向に複数分割し、ステ
ータの両端面に対向した界磁の位相差をコギングの次数
で１８０度となるようにするとともに、 スキュー角をθ、 前記ステータとロータ間のギャップ
径をＤｇ、ステータの積厚をＬとしたときに、 ロータを軸方向と平行な面に投影したときのスキュー角
θ’が、 θ’＝ｔａｎ-1（Ｄｇｓｉｎ（θ／２）／Ｌ） であることを特徴とするＡＣサーボモータ。1. A stator comprising a stator and a rotor arranged concentrically with a predetermined gap, said stator having a plurality of teeth, and an armature coil being inserted into a slot provided between each of the teeth. In the AC servomotor, wherein the rotor is provided with a permanent magnet for a field, a skew applied to the rotor is divided into a plurality of pieces in an axial direction, and a phase difference of a field facing both end faces of the stator is determined by cogging. When the order is 180 degrees, the skew angle is θ, the gap diameter between the stator and the rotor is Dg, and the thickness of the stator is L, the rotor is projected on a plane parallel to the axial direction. Wherein the skew angle θ ′ is θ ′ = tan −1 (Dgsin (θ / 2) / L).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117563A JP2003319582A (en) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Ac servo motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117563A JP2003319582A (en) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Ac servo motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003319582A true JP2003319582A (en) | 2003-11-07 |
Family
ID=29534716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117563A Abandoned JP2003319582A (en) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Ac servo motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003319582A (en) |
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2002
- 2002-04-19 JP JP2002117563A patent/JP2003319582A/en not_active Abandoned
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