JP2788038B2 - 低・高速出力切り換え形交流スピンドルモータとその低・高速出力切り換え方法 - Google Patents
低・高速出力切り換え形交流スピンドルモータとその低・高速出力切り換え方法Info
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- JP2788038B2 JP2788038B2 JP63299670A JP29967088A JP2788038B2 JP 2788038 B2 JP2788038 B2 JP 2788038B2 JP 63299670 A JP63299670 A JP 63299670A JP 29967088 A JP29967088 A JP 29967088A JP 2788038 B2 JP2788038 B2 JP 2788038B2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
- H02K17/14—Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工業機械の主軸装置の駆動源として用いら
れる誘導モータの形の交流スピンドルモータに関し、特
に、単一台で低速域と高速域との両速度域に切り換え使
用可能な交流スピンドルモータと、その低・高速出力の
切り換え方法とに関する。
れる誘導モータの形の交流スピンドルモータに関し、特
に、単一台で低速域と高速域との両速度域に切り換え使
用可能な交流スピンドルモータと、その低・高速出力の
切り換え方法とに関する。
工作機械の主軸装置として多相（三相）交流誘導モー
タの出力軸短にスピンドル駆動用出力軸を備えた交流ス
ピンドルモータは、従来から多用されている。
タの出力軸短にスピンドル駆動用出力軸を備えた交流ス
ピンドルモータは、従来から多用されている。
この種の多相交流スピンドルモータは、近時の自動工
具交換装置を具備した数値制御工作機械やその他のマシ
ニングセンターにも組み込まれて使用されている。この
種の数値制御工作機械やマシニングセンターにおいて
は、近時、主軸の高速化が進んでいるが、同時に高速域
での切削、研磨を遂行可能であるばかりでなく、低速域
においても充分な切削能力を発揮するものが要請される
傾向にある。この要請に従って、交流スピンドルモータ
は、単一台で低速域から高速域への広い範囲に渡って安
定した速度と所要のトルクを出力し得ることが必要であ
る。このために、周波数の可変して速度を低速域から高
速域への広範囲に渡って変更するとき、捲線ターン数を
捲線の結線の切り換えにより増減して広速度域に渡って
安定した出力トルクを確保したスピンドルモータは、例
えば、本願出願人の先願である特願昭63−144851号に既
に提案されている。
具交換装置を具備した数値制御工作機械やその他のマシ
ニングセンターにも組み込まれて使用されている。この
種の数値制御工作機械やマシニングセンターにおいて
は、近時、主軸の高速化が進んでいるが、同時に高速域
での切削、研磨を遂行可能であるばかりでなく、低速域
においても充分な切削能力を発揮するものが要請される
傾向にある。この要請に従って、交流スピンドルモータ
は、単一台で低速域から高速域への広い範囲に渡って安
定した速度と所要のトルクを出力し得ることが必要であ
る。このために、周波数の可変して速度を低速域から高
速域への広範囲に渡って変更するとき、捲線ターン数を
捲線の結線の切り換えにより増減して広速度域に渡って
安定した出力トルクを確保したスピンドルモータは、例
えば、本願出願人の先願である特願昭63−144851号に既
に提案されている。
然しながら、一般に多相誘導形交流モータにおいて
は、４極モータが低速域で良好な出力トルク特性を呈
し、高速域では周波数が高くなり４極のままでは駆動回
路系（ドリアバー）に変更が生じる。例えば、制御方式
において、一般的には電流制御が非同期式から同期式に
なる傾向にある。非同期式の場合は周波数が高くなると
電流１サイクル当たりの山の数が少なくなり、正弦波形
状から極端にはずれて行くことになり、波形率の悪くな
る。ただし、低速では非同期式が却って１サイクル当た
りの山の数が多くなり、正弦波系に極めて近い形状とな
り、波形率も良くすることになる。また、良好なトルク
特性を呈することから２極モータが多用され、これらの
両モータはステータコアを形成する成層コアも夫々の極
数に応じて所望の磁気特性を奏するようにコア片の厚さ
や径寸法が適正値に設計されている。
は、４極モータが低速域で良好な出力トルク特性を呈
し、高速域では周波数が高くなり４極のままでは駆動回
路系（ドリアバー）に変更が生じる。例えば、制御方式
において、一般的には電流制御が非同期式から同期式に
なる傾向にある。非同期式の場合は周波数が高くなると
電流１サイクル当たりの山の数が少なくなり、正弦波形
状から極端にはずれて行くことになり、波形率の悪くな
る。ただし、低速では非同期式が却って１サイクル当た
りの山の数が多くなり、正弦波系に極めて近い形状とな
り、波形率も良くすることになる。また、良好なトルク
特性を呈することから２極モータが多用され、これらの
両モータはステータコアを形成する成層コアも夫々の極
数に応じて所望の磁気特性を奏するようにコア片の厚さ
や径寸法が適正値に設計されている。
従って、この極数の違いに依るモータの出力トルク特
性、成層コアの磁気特性等をも有効に活用可能な多相誘
導形交流モータを組み込んでなる交流スピンドルモータ
の提供が更に要請されている。
性、成層コアの磁気特性等をも有効に活用可能な多相誘
導形交流モータを組み込んでなる交流スピンドルモータ
の提供が更に要請されている。
ここで、従来の４極交流誘導モータにおける成層コア
の薄肉、小径コアの特性を活用する場合を考察すると、
低速域ではそのまま良好な速度、トルク関係の特性を生
かすことが可能であるが、高速域では４極のまま周波数
の増加を図ると、駆動回路系の制限条件から徒に周波数
増加を図ることは困難であり、故に、充分に速度のアッ
プが困難になる。
の薄肉、小径コアの特性を活用する場合を考察すると、
低速域ではそのまま良好な速度、トルク関係の特性を生
かすことが可能であるが、高速域では４極のまま周波数
の増加を図ると、駆動回路系の制限条件から徒に周波数
増加を図ることは困難であり、故に、充分に速度のアッ
プが困難になる。
他方、従来の２極交流誘導モータにおける成層コアを
用いると、一般にコアヨークの径が４極成層コアに比較
して大きく、モータ外形が大きく成ってしまう不都合が
ある。
用いると、一般にコアヨークの径が４極成層コアに比較
して大きく、モータ外形が大きく成ってしまう不都合が
ある。
依って、本発明の目的は、４極交流誘導モータ用の成
層コアを利用することを前提おして、速度、出力を低速
域から高速域まで１台のモータにより安定に可変し得る
交流スピンドルモータを提供せんとするものである。
層コアを利用することを前提おして、速度、出力を低速
域から高速域まで１台のモータにより安定に可変し得る
交流スピンドルモータを提供せんとするものである。
また、本発明の他の目的は、新規な交流スピンドルモ
ータの低・高速出力切り換え方法を提供することにあ
る。
ータの低・高速出力切り換え方法を提供することにあ
る。
本発明によれば、工作機械の主軸装置に用いられる交
流スピンドルモータにおいて、スピンドル駆動用出力軸
を有したロータの周囲に配置されるステータがヨークを
なす成層コアと、該成層コア内に収納される回転磁界形
成用の多相捲線とを具備してなり、かつ、前記回転磁界
形成用の多相捲線は各相捲線が、低速、高速に両用する
第１の組の捲線と低速にのみ使用される第２の組の捲線
と、低速時には前記第１の組及び第２の組の捲線に同時
に駆動電流を導入して４極回転磁界を形成させ、高速時
には前記第１の組の捲線にのみ駆動電流を導入して２極
回転磁界を形成するように開閉切り換え可能な接点群と
を具備して構成され、捲線切り換えと極数切り換えとに
よりスピンドルの出力回転を低・高速切り換えるように
した低・高速出力切り換え形交流スピンドルモータが提
供される。又、上述の低・高速出力切り換え形交流スピ
ンドルモータを実用するに当たり、ステータの成層コア
内に装着される多相捲線の各相捲線に低速・高速の両速
度域で使用する第１の捲線と、高速域では使用されず、
高速域でのみ使用される第２の捲線とを設け、低速域で
は前記第１、第２の捲線に駆動電流を供給し、高速域で
は前記第２の捲線への駆動電流の供給を遮断し、また、
低速域と高速域との切り換え時に極数を変更することを
特徴とした交流スピンドルモータの低・高速出力切り換
え方法が提供される。
流スピンドルモータにおいて、スピンドル駆動用出力軸
を有したロータの周囲に配置されるステータがヨークを
なす成層コアと、該成層コア内に収納される回転磁界形
成用の多相捲線とを具備してなり、かつ、前記回転磁界
形成用の多相捲線は各相捲線が、低速、高速に両用する
第１の組の捲線と低速にのみ使用される第２の組の捲線
と、低速時には前記第１の組及び第２の組の捲線に同時
に駆動電流を導入して４極回転磁界を形成させ、高速時
には前記第１の組の捲線にのみ駆動電流を導入して２極
回転磁界を形成するように開閉切り換え可能な接点群と
を具備して構成され、捲線切り換えと極数切り換えとに
よりスピンドルの出力回転を低・高速切り換えるように
した低・高速出力切り換え形交流スピンドルモータが提
供される。又、上述の低・高速出力切り換え形交流スピ
ンドルモータを実用するに当たり、ステータの成層コア
内に装着される多相捲線の各相捲線に低速・高速の両速
度域で使用する第１の捲線と、高速域では使用されず、
高速域でのみ使用される第２の捲線とを設け、低速域で
は前記第１、第２の捲線に駆動電流を供給し、高速域で
は前記第２の捲線への駆動電流の供給を遮断し、また、
低速域と高速域との切り換え時に極数を変更することを
特徴とした交流スピンドルモータの低・高速出力切り換
え方法が提供される。
上述の構成に対し、交流スピンドルモータを低速運転
から高速運転へ切り換えるときは、極数を低減して駆動
回路系の制限を回避し、又、捲線数を低減して成層コア
内の磁束密度を低減するものである。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。
から高速運転へ切り換えるときは、極数を低減して駆動
回路系の制限を回避し、又、捲線数を低減して成層コア
内の磁束密度を低減するものである。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。
第１図は本発明の１実施例に係る出力切り換え形三相
交流スピンドルモータの捲線配置原理図、第２図は、第
１図に示したスピンドルモータにおけるステータ一相の
捲線に極数切り換え用に設けられたコンダクターの接点
配置を示した回路図、第３図は、同第２図に示した捲線
と接点群とにおいて低速運転時における接点群の開閉状
態を示した回路図、第４図は、同第２図に示した捲線と
接点群とにおいて高速運転時における接点群の開閉状態
を示した回路図、第５図（Ａ）は、同じく第２図に対応
する１相のステータ捲線における４極捲線形成時のコイ
ル配置を示した図、第５図（Ｂ）は、同第５図（Ａ）の
コイルに駆動電流を供給した際の磁束流の形成状態を示
した略示図、第６図（Ａ）は第２図に対応する１相のス
テータ捲線における２極捲線形成時のコイル配置を示し
た図、第６図（Ｂ）は、同第６図（Ａ）のコイルに駆動
電流を供給した際の磁束流の形成状態を示した略示図で
ある。
交流スピンドルモータの捲線配置原理図、第２図は、第
１図に示したスピンドルモータにおけるステータ一相の
捲線に極数切り換え用に設けられたコンダクターの接点
配置を示した回路図、第３図は、同第２図に示した捲線
と接点群とにおいて低速運転時における接点群の開閉状
態を示した回路図、第４図は、同第２図に示した捲線と
接点群とにおいて高速運転時における接点群の開閉状態
を示した回路図、第５図（Ａ）は、同じく第２図に対応
する１相のステータ捲線における４極捲線形成時のコイ
ル配置を示した図、第５図（Ｂ）は、同第５図（Ａ）の
コイルに駆動電流を供給した際の磁束流の形成状態を示
した略示図、第６図（Ａ）は第２図に対応する１相のス
テータ捲線における２極捲線形成時のコイル配置を示し
た図、第６図（Ｂ）は、同第６図（Ａ）のコイルに駆動
電流を供給した際の磁束流の形成状態を示した略示図で
ある。
第１図を参照すると、本実施例に係る三相交流スピン
ドルモータ10は、中心部に工作機械の主軸（スピンド
ル）に結合されてこれを駆動する出力軸12を有したロー
タ14と、このロータ14の周囲に配置された三相のステー
タ16とを具備して形成されている。このステータ16は４
極回転磁界と２極回転磁界との２種類の極数間で切り換
えられるステータ捲線18を具備しており、ステータ捲線
18は中性点19に結合されたＵ相捲線18uとＶ相捲線18vと
Ｗ相捲線18wとを図示されていない成層コアの捲線溝内
に収納、具備し、該成層コアは４極捲線用のヨークを成
すように設計され、２極捲線用に成層コアに用いる板状
コアよりも薄肉かつ小外径の板状コアを積層して形成さ
れたものである。
ドルモータ10は、中心部に工作機械の主軸（スピンド
ル）に結合されてこれを駆動する出力軸12を有したロー
タ14と、このロータ14の周囲に配置された三相のステー
タ16とを具備して形成されている。このステータ16は４
極回転磁界と２極回転磁界との２種類の極数間で切り換
えられるステータ捲線18を具備しており、ステータ捲線
18は中性点19に結合されたＵ相捲線18uとＶ相捲線18vと
Ｗ相捲線18wとを図示されていない成層コアの捲線溝内
に収納、具備し、該成層コアは４極捲線用のヨークを成
すように設計され、２極捲線用に成層コアに用いる板状
コアよりも薄肉かつ小外径の板状コアを積層して形成さ
れたものである。
さて、各相Ｕ、Ｖ、Ｗの捲線18u、18v、18wを参照す
ると、夫々の捲線は４つのコイルC1、C2、C3、C4と４つ
の駆動電流ターミナル（例えば、Ｕ相では、U1、U2、
U3、U4の駆動電流ターミナルを有し、Ｖ相、Ｗ相に就い
ても同様な駆動電流ターミナルを有している）を具備し
ている。
ると、夫々の捲線は４つのコイルC1、C2、C3、C4と４つ
の駆動電流ターミナル（例えば、Ｕ相では、U1、U2、
U3、U4の駆動電流ターミナルを有し、Ｖ相、Ｗ相に就い
ても同様な駆動電流ターミナルを有している）を具備し
ている。
ここで、第２図を参照すると、第１図のＵ相における
捲線18uにおいて、４極と２極との間で切り換えるため
のコンダクターの開閉接点S1〜S4を配置した状態を図示
している。なお、コンダクター自体は、スピンドルモー
タの駆動回路形における制御部に具備されて低速・高速
出力の指令信号に従って作動し、上記開閉接点S1〜S4の
開閉を行うものであるが、本発明の本質に直接的には関
与しないのでここでは説明を省略する。上記４つの開閉
接点S1〜S4は、第２図に示したＵ相のステータ捲線18u
における駆動電流ターミナルU3とU4との間、ターミナル
U2とU4との間、ターミナルU3の前段、ターミナルU1の前
段に夫々配置され、後述のように、同ステータ捲線18u
におけるコイルC1〜C4への回転磁界形成用駆動電流の流
入、流出を切り換え、以て極数の切り換えを行うもので
ある。そして、第１図に示した他のＶ相、Ｗ相における
ステータ捲線18v、18wにも同様の配置で夫々４つの開閉
接点S1〜S4が具備されている。なお、第２図は単に開閉
接点S1〜S4の配置を示すために各接点は開状態のまま示
してある。
捲線18uにおいて、４極と２極との間で切り換えるため
のコンダクターの開閉接点S1〜S4を配置した状態を図示
している。なお、コンダクター自体は、スピンドルモー
タの駆動回路形における制御部に具備されて低速・高速
出力の指令信号に従って作動し、上記開閉接点S1〜S4の
開閉を行うものであるが、本発明の本質に直接的には関
与しないのでここでは説明を省略する。上記４つの開閉
接点S1〜S4は、第２図に示したＵ相のステータ捲線18u
における駆動電流ターミナルU3とU4との間、ターミナル
U2とU4との間、ターミナルU3の前段、ターミナルU1の前
段に夫々配置され、後述のように、同ステータ捲線18u
におけるコイルC1〜C4への回転磁界形成用駆動電流の流
入、流出を切り換え、以て極数の切り換えを行うもので
ある。そして、第１図に示した他のＶ相、Ｗ相における
ステータ捲線18v、18wにも同様の配置で夫々４つの開閉
接点S1〜S4が具備されている。なお、第２図は単に開閉
接点S1〜S4の配置を示すために各接点は開状態のまま示
してある。
次に第３図を参照すると、スピンドルモータの低速域
と高速域との切り換え指令信号に従ってコンダクターが
作動され、この結果、その開閉接点S1とS4は閉じられ状
態にあり、他の２接点S2、S3は開状態にあることが示さ
れている。このように切り換えられた状態で駆動電流が
Ｕ相捲線18uに供給されると、同電流は矢印で示すよう
に閉成接点S1、S4を介して４つのコイルC1〜C4の全てに
流れ、このとき、これらの４つのコイルは予め低速域用
の４極結線を形成するように設けられているのである。
と高速域との切り換え指令信号に従ってコンダクターが
作動され、この結果、その開閉接点S1とS4は閉じられ状
態にあり、他の２接点S2、S3は開状態にあることが示さ
れている。このように切り換えられた状態で駆動電流が
Ｕ相捲線18uに供給されると、同電流は矢印で示すよう
に閉成接点S1、S4を介して４つのコイルC1〜C4の全てに
流れ、このとき、これらの４つのコイルは予め低速域用
の４極結線を形成するように設けられているのである。
他方、第４図は、高速域への切り換えに応じた状態で
あり、開閉接点S2、S3は閉成され、他の２つの開閉接点
S1、S4は開状態に維持されてる。故に、駆動電流は矢印
に示すように流れ、コイルC1とC4との両者にのみ供給さ
れて、高速域用２極結線を形成している。第３図と第４
図は、三相交流誘導形のスピンドルモータのＵ相のみを
考察した場合に就き、図示したが、他のＶ相、Ｗ相に就
いても、上記Ｕ相と同じ接点の切り換えを行ってＶ相駆
動電流、Ｗ相駆動電流が夫々、120゜の電気角位相差に
より、供給されるように構成されているから、夫々４
極、２極の回転磁界がステータ16に形成されることにな
る。
あり、開閉接点S2、S3は閉成され、他の２つの開閉接点
S1、S4は開状態に維持されてる。故に、駆動電流は矢印
に示すように流れ、コイルC1とC4との両者にのみ供給さ
れて、高速域用２極結線を形成している。第３図と第４
図は、三相交流誘導形のスピンドルモータのＵ相のみを
考察した場合に就き、図示したが、他のＶ相、Ｗ相に就
いても、上記Ｕ相と同じ接点の切り換えを行ってＶ相駆
動電流、Ｗ相駆動電流が夫々、120゜の電気角位相差に
より、供給されるように構成されているから、夫々４
極、２極の回転磁界がステータ16に形成されることにな
る。
さて、再び第２図〜第４図を参照すると、各相、例え
ば、図示のＵ相で、上述の説明からコイルC1とC3は４極
結線の形成時にのみ使用され、コイルC2とC4は４極、２
極の両結線の形成に使用されていることがわかる。すな
わち、極数が低減される高速域では成層コアが４極用コ
アを用いていることから、アンペアターン数の低減によ
り、成層コア中における磁束密度の飽和を防止し、適正
な出力トルクを得るようにしているのである。そして本
発明では、C1とC2は成層コアの同一捲線溝内に上下配置
で収納され、他のコイルC3とC4はやはり成層コアの同一
捲線溝内に上下配置で収納されている。
ば、図示のＵ相で、上述の説明からコイルC1とC3は４極
結線の形成時にのみ使用され、コイルC2とC4は４極、２
極の両結線の形成に使用されていることがわかる。すな
わち、極数が低減される高速域では成層コアが４極用コ
アを用いていることから、アンペアターン数の低減によ
り、成層コア中における磁束密度の飽和を防止し、適正
な出力トルクを得るようにしているのである。そして本
発明では、C1とC2は成層コアの同一捲線溝内に上下配置
で収納され、他のコイルC3とC4はやはり成層コアの同一
捲線溝内に上下配置で収納されている。
第５図（Ａ）と第５図（Ｂ）とは上記の同一捲線溝に
おけるコイルの上下配置と、４極結線形成時における磁
束流の形成との対応関係をＵ相捲線18uに就いて、図示
したものである。この場合にコイルC1〜C4は夫々６ター
ン捲線として形成した実施例を示している。なお、第５
図（Ｂ）における太い矢印が磁束流の方向を示し、各方
向に６アンペアターン分の磁束密度を有していることが
わかる。
おけるコイルの上下配置と、４極結線形成時における磁
束流の形成との対応関係をＵ相捲線18uに就いて、図示
したものである。この場合にコイルC1〜C4は夫々６ター
ン捲線として形成した実施例を示している。なお、第５
図（Ｂ）における太い矢印が磁束流の方向を示し、各方
向に６アンペアターン分の磁束密度を有していることが
わかる。
他方、第６図（Ａ）と第６図（Ｂ）は同じく同一捲線
溝におけるコイルの上下配置と、２極結線形成時におけ
る磁束流の形成との対応関係をＵ相捲線18uに就いて、
図示したものである。この場合には捲線溝内の上側に配
置されたコイルC1とC3は使用されていないなために、成
層コイルのヨーク中を流動する磁束密度は約半分になり
故に、４極用成層コアにおいても磁束密度の飽和を阻止
し得ることが理解できる。
溝におけるコイルの上下配置と、２極結線形成時におけ
る磁束流の形成との対応関係をＵ相捲線18uに就いて、
図示したものである。この場合には捲線溝内の上側に配
置されたコイルC1とC3は使用されていないなために、成
層コイルのヨーク中を流動する磁束密度は約半分になり
故に、４極用成層コアにおいても磁束密度の飽和を阻止
し得ることが理解できる。
以上の本発明の実施例の構成から明らかなように、本
発明は、単一台のスピンドルモータの速度出力を低速、
高速域で切り換えるに当たり、成層コアを極数の多い低
速度用途の誘導モータに合わせて設計されたコアを利用
し、この成層コア内に２種のステータ捲線を同一捲線溝
内で上下配置で設け、低速、高速域との切り換え時には
極数低減と一部捲線への駆動電流の供給遮断により駆動
電流系の制限条件を回避し、且つ成層コアにおける磁束
密度の飽和を回避して高速域においても所望の速度と出
力トルクとを得ることができるようにしたものである。
発明は、単一台のスピンドルモータの速度出力を低速、
高速域で切り換えるに当たり、成層コアを極数の多い低
速度用途の誘導モータに合わせて設計されたコアを利用
し、この成層コア内に２種のステータ捲線を同一捲線溝
内で上下配置で設け、低速、高速域との切り換え時には
極数低減と一部捲線への駆動電流の供給遮断により駆動
電流系の制限条件を回避し、且つ成層コアにおける磁束
密度の飽和を回避して高速域においても所望の速度と出
力トルクとを得ることができるようにしたものである。
本実施例では４極と２極との切り換えの最も有効、実
用的な実施例の場合を説明したが、他の極数変更により
実施することも可能であることは言うまでもない。ま
た、２極用成層コアを用いることを基本条件として上記
の実施例による捲線構成をとることも可能ではあるが、
その場合には、成層コアの外形寸法が大型化し、故にス
ピンドルモータ自体が大形化することを避け得ない。
用的な実施例の場合を説明したが、他の極数変更により
実施することも可能であることは言うまでもない。ま
た、２極用成層コアを用いることを基本条件として上記
の実施例による捲線構成をとることも可能ではあるが、
その場合には、成層コアの外形寸法が大型化し、故にス
ピンドルモータ自体が大形化することを避け得ない。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、極
数の多い低速用途の交流誘導モータ用の成層コアを使用
して工作機械で切削、研削に常用される低速、高速の両
域の速度と所要出力トルクを発揮し得るスピンドルモー
タが提供され、しかも、スピンドルヨークを形成する成
層コア自体の径が比較的小径であることから、コンパク
トなモータ外形として形成され、故に工作機械への装着
時にも嵩張りを防止できる効果を得ることができる。更
に、このような小径の成層コアの利用により、モータ外
筒の液冷却を実施する場合にも熱抵抗が小さく、高トル
ク化も可能となるのでモータ性能と外形形状の条件等の
両面から極めて有効な交流スピンドルモータを形成する
ことに成る。
数の多い低速用途の交流誘導モータ用の成層コアを使用
して工作機械で切削、研削に常用される低速、高速の両
域の速度と所要出力トルクを発揮し得るスピンドルモー
タが提供され、しかも、スピンドルヨークを形成する成
層コア自体の径が比較的小径であることから、コンパク
トなモータ外形として形成され、故に工作機械への装着
時にも嵩張りを防止できる効果を得ることができる。更
に、このような小径の成層コアの利用により、モータ外
筒の液冷却を実施する場合にも熱抵抗が小さく、高トル
ク化も可能となるのでモータ性能と外形形状の条件等の
両面から極めて有効な交流スピンドルモータを形成する
ことに成る。
第１図は本発明の１実施例に係る出力切り換え形三相交
流スピンドルモータの捲線配置原理図、第２図は、第１
図に示したスピンドルモータにおけるステータの一相の
捲線に極数切り換え用に設けられたコンダクターの接点
群配置を示した回路図、第３図は、同第２図に示した捲
線と接点群とにおいて低速運転時における接点群の開放
状態を示した回路図、第４図は、同第２図に示した捲線
と接点群とにおいて高速運転時における接点群の開閉状
態を示した回路図、第５図（Ａ）は、同じく第２図に対
応する１相のステータ捲線における４極捲線形成時のコ
イル配置を示した図、第５図（Ｂ）は、同第５図（Ａ）
のコイルに駆動電流を供給した際の磁束波の形成状態を
示した略示図、第６図（Ａ）は第２図に対応する１相の
ステータ捲線における２極捲線形成時のコイル配置を示
した図、第６図（Ｂ）は、同第６図（Ａ）のコイルに駆
動電流を供給した際の磁束流の形成状態を示した略示図
である。 10……交流スピンドルモータ、14……ロータ、16……ス
テータ、18u、18v、18w……Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相捲線、C1
〜C4……コイル、S1〜S4……開閉接点、U1〜U4……Ｕ相
駆動電流ターミナル、V1〜V4……Ｖ相駆動電流ターミナ
ル、W1〜W4……Ｗ相駆動電流ターミナル。
流スピンドルモータの捲線配置原理図、第２図は、第１
図に示したスピンドルモータにおけるステータの一相の
捲線に極数切り換え用に設けられたコンダクターの接点
群配置を示した回路図、第３図は、同第２図に示した捲
線と接点群とにおいて低速運転時における接点群の開放
状態を示した回路図、第４図は、同第２図に示した捲線
と接点群とにおいて高速運転時における接点群の開閉状
態を示した回路図、第５図（Ａ）は、同じく第２図に対
応する１相のステータ捲線における４極捲線形成時のコ
イル配置を示した図、第５図（Ｂ）は、同第５図（Ａ）
のコイルに駆動電流を供給した際の磁束波の形成状態を
示した略示図、第６図（Ａ）は第２図に対応する１相の
ステータ捲線における２極捲線形成時のコイル配置を示
した図、第６図（Ｂ）は、同第６図（Ａ）のコイルに駆
動電流を供給した際の磁束流の形成状態を示した略示図
である。 10……交流スピンドルモータ、14……ロータ、16……ス
テータ、18u、18v、18w……Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相捲線、C1
〜C4……コイル、S1〜S4……開閉接点、U1〜U4……Ｕ相
駆動電流ターミナル、V1〜V4……Ｖ相駆動電流ターミナ
ル、W1〜W4……Ｗ相駆動電流ターミナル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼居 一久 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 君島 正巳 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭57−189549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−113795（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315231（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−162372（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02K 17/00 - 17/44 H02K 19/00 - 19/38 H02P 5/28 - 5/405 H02P 7/36 - 7/625 H02P 6/00 - 6/24
Claims (4)
- 【請求項１】工作機械の主軸装置に用いられる交流スピ
ンドルモータにおいて、スピンドル駆動用出力軸を有し
たロータの周囲に配置されるステータがヨークをなす成
層コアと、該成層コア内に収納される回転磁界形成用の
多相捲線とを具備してなり、かつ、前記回転磁界形成用
の多相捲線は各相捲線が、低速、高速に両用する第１の
組の捲線と低速にのみ使用される第２の組の捲線と、低
速時には前記第１の組及び第２の組の捲線に同時に駆動
電流を導入して４極回転磁界を形成させ、高速時には前
記第１の組の捲線にのみ駆動電流を導入して２極回転磁
界を形成するように開閉切り換え可能な接点群とを具備
して構成され、捲線切り換えと極数切り換えとによりス
ピンドルの出力回転を低・高速切り換えるようにしたこ
とを特徴とした低・高速出力切り換え形交流スピンドル
モータ。 - 【請求項２】前記成層コアは４極回転磁界用の磁性鋼板
の成層体からなる特許請求の範囲1.項に記載の低・高速
出力切り換え形交流スピンドル。 - 【請求項３】前記各相における第１の組の捲線と前記第
２の組の捲線とは前記４極回線磁界用成層多コアに形成
した捲線溝内に上下にして配設されていることを特徴と
した特許請求の範囲2.に記載の低・高速出力切り換え形
交流スピンドル。 - 【請求項４】工作機械の主軸装置のスピンドル駆動用出
力軸を有したロータと、その周囲に配置されて誘導モー
タの回転磁界を形成するステータとから成る交流スピン
ドルモータの速度切り換え方法において、ステータの成
層コア内に装着される多相捲線の各相捲線に低速・高速
の両速度域で使用する第１の捲線と、高速域では使用さ
れず、低速域でのみ使用される第２の捲線とを設け、低
速域には前記第１、第２の捲線に駆動電流を供給し、高
速域には前記第２の捲線への駆動電流の供給を遮断し、
また、低速域と高速域との切り換え時に極数を変更する
ことを特徴とした交流スピンドルモータの低・高速出力
切り換え方法
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|---|---|---|---|
| JP63299670A JP2788038B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 低・高速出力切り換え形交流スピンドルモータとその低・高速出力切り換え方法 |
| US07/499,335 US5134332A (en) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Ac spindle motor and method of changing rotating speed of same |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101418206B1 (ko) * | 2012-02-03 | 2014-07-09 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 회전 전기기계 시스템 |
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| GB2376573A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-18 | Aeroquip Vickers Ltd | AC Induction motor and method of starting same |
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| FR1381542A (fr) * | 1963-10-31 | 1964-12-14 | Anciens Etablissements Eve & N | Moteur électrique monophasé à deux vitesses |
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1988
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-
1989
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- 1989-11-29 US US07/499,335 patent/US5134332A/en not_active Expired - Fee Related
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| KR930005343B1 (ko) | 1993-06-17 |
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