JP2005073417A - Ac servo motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば工作機械や半導体製造装置などのFA分野において、特に高速・高頻度位置決めおよび高精度一定速送りを行う駆動軸に用いられるACサーボモータに関する。 The present invention relates to an AC servo motor used for a drive shaft that performs high-speed and high-frequency positioning and high-precision constant-speed feeding in the FA field such as machine tools and semiconductor manufacturing apparatuses.
従来、高速・高頻度位置決めを行う用途には、高分解能の回転角度を検出できるエンコーダを装備したACサーボモータが適用されている。さらに、高精度な一定速送りも要求される観点から、速度リプルの発生原因となるコギングトルクが極めて小さいスロットレス形のACサーボモータが適用されつつある(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3)。
Conventionally, an AC servo motor equipped with an encoder capable of detecting a high-resolution rotation angle is applied to high-speed and high-frequency positioning. Furthermore, from the viewpoint of requiring high-accuracy constant-speed feed, slotless AC servomotors that are extremely small in cogging torque causing the generation of speed ripple are being applied (for example,
図4は従来技術におけるスロットレス形を適用したACサーボモータの側断面図である。図において、1はロータ、2はロータヨーク、3は永久磁石、4はシャフト、10はステータ、11はステータヨーク、12は空心巻線、13はモールド樹脂、14はフレーム、15は負荷側軸受、16は反負荷側軸受、17は負荷側ブラケット、18aは反負荷側ブラケット、19はエンコーダカバー、100はエンコーダ、101は回転スリット板、102は発光回路基板、103は受光及び信号処理基板、104はエンコーダ取付板バネ、105はエンコーダ取付ネジである。
図4において、ロータ1は、ロータヨーク2、ロータヨーク2表面に貼り付けられた複数の磁極を有する永久磁石3、シャフト4から構成されている。ロータ1は負荷側軸受15と反負荷側軸受16によってステータ10に対し回転自在に支持されている。
ステータ10は、中空円筒状のステータヨーク11、ステータヨーク11の内周に配置された空心巻線12、空心巻線12とステータヨーク11を一体に固着しているモールド樹脂13、ステータヨーク11の外周を覆うフレーム14、負荷側軸受15と反負荷側軸受16を保持する負荷側ブラケット17と反負荷側ブラケット18aから構成されている。ここで、ステータヨーク11には積層珪素鋼板、モールド樹脂13には絶縁性の高いエポキシ系モールド樹脂、フレーム14には熱伝導率の高いアルミ、負荷側ブラケット17および反負荷側ブラケット18aには同じく熱伝導率の高いアルミが使われている。
また、ステータ10の反負荷側ブラケット18aにはロータ1の回転角度を高分解能で検出するエンコーダ100が取り付けられている。エンコーダ100は光学式であり、回転角度情報をスリットとして刻んでいる回転スリット板101、回転スリット板101に光を照射する発光部を有する発光回路基板102、回転スリット板101を通過した光を受光しそれを処理する受光及び信号処理基板103、エンコーダを反負荷側ブラケット18aに取り付けるためのエンコーダ取付板バネ104とエンコーダ取付ネジ105から構成されている。さらに、エンコーダ100は粉塵や水の侵入を防ぐためのエンコーダカバー19によってキャップされている。
以上のように構成されたACサーボモータは、空心巻線12にロータ1の磁極に応じた電流を流すことによりロータ1とステータ10間のギャップ部に回転磁界を生じさせ、この回転磁界とロータ1の磁極が作る磁界との吸引、反発作用によってロータ1にトルクを生じさせている。さらには、スロットレス構造であるため、ステータヨーク11と永久磁石3間のパーミアンス変化にともなうコギングトルクが発生せず、速度リプルの小さいことを特長としている。
In FIG. 4, the
The
An
In the AC servo motor configured as described above, a rotating magnetic field is generated in the gap portion between the
ところが従来技術におけるACサーボモータには次のような問題があった。
従来技術におけるACサーボモータは反負荷側ブラケットに熱伝導率の高いアルミが使用され、銅損発生時の巻線温度上昇にともなうエンコーダ温度上昇が大きなものであった。その結果、エンコーダ内の電子部品の誤動作や熱破損が生じた。この問題は、広ギャップ構造によるギャップ磁束密度低下によってトルクが減少し、巻線の温度上昇が大きくなるスロットレス永久磁石形のモータで顕著に発生していた。
図4における従来技術のスロットレス永久磁石形のモータは、銅損増加にともなう空心巻線12の温度上昇が大きく、周辺構造物であるフレーム14、負荷側ブラケット17、反負荷側ブラケット18aも熱伝導により温度上昇した。特に、反負荷側ブラケット18aの温度上昇は、上記周辺構造物で密閉された内部空気の温度上昇の影響を受け、最も大きくなものとなった。その結果、反負荷側ブラケット18aに取り付けているエンコーダ100が温度上昇し、発光回路基板102や受光及び信号処理回路基板103に搭載される集積回路部品の誤動作や熱破損を生じてしまった。さらに、エンコーダ取付箇所と反負荷側ブラケットとの接触面積が大きいことから、そこを伝導する熱量も大きく、上記問題を助長させるものとなっていた。
上記問題を受けて、空心巻線12への電流を増大することができず、高トルク化および小型化をはかることができなかった。
そこで、本発明は以上の問題点を省みて、反負荷側ブラケットの温度上昇を低減し、かつ、反負荷側ブラケットとエンコーダ間の熱伝導を低減するACサーボモータを提供することを目的とする。
However, the conventional AC servo motor has the following problems.
In the conventional AC servo motor, aluminum having high thermal conductivity is used for the anti-load side bracket, and the encoder temperature rises greatly as the winding temperature rises when copper loss occurs. As a result, malfunction and thermal damage of electronic components in the encoder occurred. This problem has been remarkably generated in a slotless permanent magnet type motor in which the torque decreases due to a decrease in gap magnetic flux density due to the wide gap structure, and the temperature rise of the winding increases.
In the prior art slotless permanent magnet type motor shown in FIG. 4, the temperature rise of the air core winding 12 increases with increasing copper loss, and the frame 14,
In response to the above problem, the current to the air-
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an AC servo motor that eliminates the above problems and reduces the temperature rise of the anti-load side bracket and reduces the heat conduction between the anti-load side bracket and the encoder. .
上記問題を解決するため、請求項1の本発明は、複数の磁極を構成する永久磁石を有したロータと、巻線、前記ロータを回転自在に支持する負荷側軸受と反負荷側軸受、前記負荷側軸受と反負荷側軸受を固定する負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを有したステータと、前記ロータの回転角度を検出するエンコーダとによって構成されたACサーボモータにおいて、
前記反負荷側ブラケットを樹脂により構成し、
前記反負荷側ブラケットと前記反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させるとともに、前記エンコーダを前記反負荷側ブラケットに位置決め固定した。
請求項1の発明により、反負荷側ブラケットの温度上昇を大幅に低減することができる。
請求項2の本発明は、前記反負荷側ブラケットに前記エンコーダを取り付けるためのネジ穴を有する凸部を一体成型して設けた。
請求項2の本発明により、反負荷側ブラケットとエンコーダ間の熱伝導を低減することができる。
In order to solve the above problem, the present invention of
The anti-load side bracket is made of resin,
A metal bearing cover was interposed between the anti-load side bracket and the anti-load side bearing, and the encoder was positioned and fixed to the anti-load side bracket.
According to the first aspect of the present invention, the temperature increase of the anti-load side bracket can be greatly reduced.
According to a second aspect of the present invention, a convex portion having a screw hole for attaching the encoder to the anti-load side bracket is integrally formed.
According to the present invention of
本発明は以下の効果を得ることができる。
(1)請求項1である第1の実施例によれば、反負荷側ブラケットを樹脂で構成し、反負荷側ブラケットと反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させている。このような構成により、従来技術よりも反負荷側ブラケットの温度上昇を低減し、その結果、エンコーダの温度上昇による誤動作や回路素子の損傷を防ぐことができる。
(2)請求項2である第2の実施例によれば、反負荷側ブラケットにエンコーダを取り付けるためのネジ穴を有する凸部を一体成型して設けている。このような構成により、エンコーダへの熱伝導を低減し、(1)よりもさらにエンコーダの温度上昇を低減することができる。
(3)(1)(2)の効果を受けてエンコーダの温度上昇許容内まで巻線電流、つまり発生トルクを増大することができる。また、発生トルクをそのままとし,エンコーダの温度上昇許容内まで銅損を増加させることによってACサーボモータを小型化することができる。
The present invention can obtain the following effects.
(1) According to the first embodiment of the present invention, the anti-load side bracket is made of resin, and a metal bearing cover is interposed between the anti-load side bracket and the anti-load side bearing. With such a configuration, the temperature rise of the anti-load side bracket can be reduced as compared with the prior art, and as a result, malfunctions and circuit element damage due to the temperature rise of the encoder can be prevented.
(2) According to the second embodiment of the present invention, the convex portion having a screw hole for attaching the encoder to the anti-load side bracket is integrally formed. With such a configuration, the heat conduction to the encoder can be reduced, and the temperature rise of the encoder can be further reduced than in (1).
(3) Due to the effects of (1) and (2), the winding current, that is, the generated torque can be increased to within the allowable temperature rise of the encoder. Further, the AC servo motor can be reduced in size by keeping the generated torque as it is and increasing the copper loss to within the allowable temperature rise of the encoder.
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施例を示すスロットレス形のACサーボモータの側断面図である。以下、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては、同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図において、18aは本発明の第1の実施例による反負荷側ブラケット、20は軸受カバーである。
本発明が従来技術と異なる点は、反負荷側ブラケット18aを樹脂で成型し、反負荷側ブラケット18aと反負荷側軸受16との間に金属の軸受カバー20を介在させた構造としたことである。反負荷側ブラケット18aの樹脂には、例えばPPS樹脂などを用いる。PPS樹脂の熱伝導率は約1W/(m・K)であり、アルミの1/200である。つまり、反負荷側ブラケット18aには極めて熱が流れにくい構造となっている。
軸受カバー20は従来技術同様にアルミなどの金属によって構成されており、十分な強度と精度でもって反負荷側軸受16を固定している。軸受カバー20と反負荷側ブラケットの固定は、接着剤による固着のほかに、軸受カバー20の回転を抑えるための例えば実開平1−64016に記載されるような廻り止めピンを設けることで実現している。
このような構成により、従来技術で問題となっていた反負荷側ブラケットの温度上昇を抑え、その結果、エンコーダの温度上昇を大幅に低減することができる。本発明を実施した実験機において温度上昇試験を実施した結果、従来技術のものに比べ、反負荷側ブラケットおよびエンコーダの温度上昇を25%低減できることを確認している。
FIG. 1 is a side sectional view of a slotless AC servo motor according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the same components as those of the prior art are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different points will be described.
In the figure, reference numeral 18a denotes an anti-load side bracket according to the first embodiment of the present invention, and 20 denotes a bearing cover.
The difference between the present invention and the prior art is that the anti-load side bracket 18a is molded from resin, and a metal bearing cover 20 is interposed between the anti-load side bracket 18a and the anti-load side bearing 16. is there. For example, PPS resin or the like is used as the resin of the anti-load side bracket 18a. The thermal conductivity of PPS resin is about 1 W / (m · K), which is 1/200 of aluminum. That is, the anti-load side bracket 18a has a structure in which heat hardly flows.
The bearing cover 20 is made of a metal such as aluminum as in the prior art, and fixes the anti-load side bearing 16 with sufficient strength and accuracy. The fixing of the bearing cover 20 and the non-load side bracket is realized by providing a non-rotating pin as described in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-64016, in order to suppress the rotation of the bearing cover 20 in addition to fixing with an adhesive. ing.
With such a configuration, it is possible to suppress an increase in temperature of the anti-load side bracket, which has been a problem in the prior art, and as a result, it is possible to significantly reduce an increase in the temperature of the encoder. As a result of conducting a temperature rise test in an experimental machine in which the present invention is implemented, it has been confirmed that the temperature rise of the anti-load side bracket and the encoder can be reduced by 25% compared to the prior art.
次に第2の実施例について説明する。
図2は、本発明の第2の実施例におけるACサーボモータのエンコーダ部周辺を表す側断面図である。
図において、18cは本発明の第2の実施例による反負荷側ブラケットである。図3は、反負荷側ブラケット18cをエンコーダ側から見た正面図である。
本発明が従来技術および第1の実施例と異なる点は、反負荷側ブラケット18cにエンコーダ100を取り付けるためのネジ穴を有する凸部21を一体成型して設けたことである。
凸部21により、エンコーダ取付板バネ104との接触面積を減らすことができ、エンコーダ100への熱伝導を大幅に低減できる。さらに、反負荷側ブラケット18cは樹脂で成型されたものであり、凸部21を一体成型できるため、削り出しが不要となり製作時間の短縮を図ることができる。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 2 is a side sectional view showing the vicinity of the encoder portion of the AC servo motor in the second embodiment of the present invention.
In the figure,
The present invention is different from the prior art and the first embodiment in that a convex portion 21 having a screw hole for attaching the
The convex portion 21 can reduce the contact area with the encoder
以上の実施例では、スロットレス形のモータで示したが、ACサーボモータとして広く使用されているスロット付き形のモータであっても本発明の効果を同じく発揮できることは言うまでもない。 In the above embodiments, the slotless type motor is shown, but it goes without saying that the effects of the present invention can also be achieved even with a slotted motor widely used as an AC servomotor.
1 ロータ
2 ロータヨーク
3 永久磁石
4 シャフト
10 ステータ
11 ステータヨーク
12 空心巻線
13 モールド樹脂
14 フレーム
15 負荷側軸受
16 反負荷側軸受
17 負荷側ブラケット
18a、18b、18c 反負荷側ブラケット
19 エンコーダカバー
20 軸受カバー
21 凸部
100 エンコーダ
101 回転スリット板
102 発光回路基板
103 受光及び信号処理基板
104 エンコーダ取付板バネ
105 エンコーダ取付ネジ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記反負荷側ブラケットを樹脂により構成し、
前記反負荷側ブラケットと前記反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させるとともに、前記エンコーダを前記反負荷側ブラケットに位置決め固定したことを特徴とするACサーボモータ。 A rotor having permanent magnets constituting a plurality of magnetic poles; a winding; a load-side bearing and an anti-load-side bearing that rotatably support the rotor; a load-side bracket that fixes the load-side bearing and the anti-load-side bearing; In an AC servo motor configured by a stator having a non-load-side bracket and an encoder that detects a rotation angle of the rotor,
The anti-load side bracket is made of resin,
An AC servomotor characterized in that a metal bearing cover is interposed between the anti-load side bracket and the anti-load side bearing, and the encoder is positioned and fixed to the anti-load side bracket.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003300903A JP2005073417A (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Ac servo motor |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=34405678
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102340203A (en) * | 2010-07-20 | 2012-02-01 | 日本电产株式会社 | Motor and motor mechanism |
-
2003
- 2003-08-26 JP JP2003300903A patent/JP2005073417A/en active Pending
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