JPH0279738A

JPH0279738A - 同期式ａｃサーボモータの回転子

Info

Publication number: JPH0279738A
Application number: JP63227718A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 健二佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1990-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明は、同期式ＡＣサーボモータの特性改善に関し
、特に回転界磁形同期式ＡＣサーボモータにおける回転
子の改良に関するものである。

【従来の技術】

第１３図および第１４図は、従来の回転界磁形同期式Ａ
Ｃサーボモータの一部切り欠き側面図およびＡ−Ａ線に
沿う断面図である。図において、ｌは円筒状をなした固
定子鉄心、２は固定子鉄心１の内周側に設けられている
溝に巻設された電機子コイル、３は負荷側ブラケット、
４は反負荷側ブラケット、５は回転子であって、回転軸
６とこの回転子５の外周部分に固着されたマグネット７
とによって構成されている。８は負荷側ブラケット３お
よび反負荷側ブラケット４における中心部分に装着され
て、回転軸６を回転自在に支持する軸央、９は回転子５
の回転速度および回転角度等を検出する検出器である。第１５図は第１４図に示すマグネット７の磁化容易方向
を示す図であって、その方向は回転軸６の中心から外周
に向う放射状（ラジアル方向）となっている。また、固
定子鉄心ｌの内周とマグネット７の外周との間隙（空隙
）における磁束密度分布を滑らかな正弦波状とするため
に、マグネット７の外周に於ける曲率が小さくされて、
マグネット７の両端部分がその中央部分よりも薄くなっ
ている。つまり、マグネット７の両端を中央部分より薄
（シて、固定子鉄心１との間隙をマグネット７の中央部
から両端に向かうにしたがって広くすることにより、マ
グネット７と固定鉄心１等により構成される磁気回路の
パーミアンスを変化させて、空隙の磁束密度分布を正弦
波状にしている。次に、上記構成による回転界磁形同期式ＡＣサーボモー
タの動作を説明する。回転子５を構成するマグネット７は、回転軸６の外周に
等間隔に固着されて、円周方向にＮ−５−Ｎ−３と磁極
が交互に着磁されている。一方、固定鉄心１における内周側の溝に巻設された電機
子コイル２も、回転子５の外周部分に設けられているマ
グネット７と同一極数に巻設されている。ここで、マグ
ネット７の中央部分に位置する電機子コイル２に電流を
流すと、固定子鉄心の内周部分に、Ｎ−３−Ｎ−３の磁
極が固定子５の外周に設けられている磁極に対して、電
気角で９０°ずれた位置に生ずる。そして、各マグネッ
ト７は、固定鉄心１に生じた同極および異極の磁力によ
る吸引・反発作用を受けて、回転子５を異極の方向に回
転させる。即ち、マグネット７の回転方向に対に対する
後側は同極の固定子磁極により減磁界を受け、マグネッ
ト７の回転方向に対する前側は異極の固定子磁極により
増磁界を受ける。この状態を図示すると、第１６図に示すようになる。こ
こで、マグネット７に作用する減磁界の強さはマグネッ
ト７の端部はど強く、またその方向は回転軸６の中心に
向かう方向に作用することになる。

【発明が解決しようとする課題］従来の同期式ＡＣサーボモータの回転子は以上のように構成されているので、マグネットの後部に作用する減磁界に対し、該部分のマグネットが薄くなっていて、減磁耐量が少ないものとなっている（マグネットの減磁耐量はマグネットが減磁を受ける方向の厚さに比例する）。また、減磁界が作用する方向と、磁化容易方向が共に同じラジアル方向となっていることから、固定子鉄心の内周に生ずる減磁界がまともに作用して、マグネットを減磁させてしまう。従って、ｆｊＩｉ磁界の強さを制限するために、電機子コイルに流す電流を低く抑えなければならず、これに伴って大きな加速および減速トルクを得ることが出来ない問題点があった。この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、マグネトの外周と固定鉄心の内周との空隙間における磁束密度分布を正弦波状に保つとともに、マグネットのｆＩｉ磁耐量が大きくて、大きな加速・減速トルクを発生させることが出来る同期式ＡＣサーボモータの回転子を得ることを目的とする。【課題を解決するための手段】

第１の発明に係る同期式ＡＣサーボモータの回転子は、
回転子に使用する異方性の円弧状マグネットにおける磁
化容易方向を、ｔｌｉ磁界の作用する方向（ラジアル方
向）とせず、マグネットの外周方向における中心線に向
かう方向として、マグネットの両端を薄くすることなく
、固定鉄心との間における空隙部分の磁束密度を正弦波
状に保つものである。また、第２の発明に係る同期式Ａ
Ｃサーボモータの回転子は、回転子に異方性の円弧状マ
グネットを使用すると共に、この円弧状マグネットの極
間に、保持力の大きなマグネットを挿入するものである
。

【作用】

第１の発明による同期式ＡＣサーボモータの回転子にお
いては、円弧状マグネットの磁化容易方向を、該円弧状
マグネットの外周方向中心線に向かうようにしているた
めに、固定鉄心と回転子との間における空隙部分の磁束
分布が正弦波状となる。また、固定鉄心から作用する減
磁界の方向と円弧状マグネットの磁化容易方向が異なっ
て、ある角度を有することから、係る円弧状マグネット
がｆＪ＃、磁されにくくなる。第２の発明による同期式ＡＣサーボモータの回転子にお
いては、円弧状マグネットの極間に、保持力の大きなマ
グネットが挿入されることから、減磁界が強く作用する
円弧状マグネットの後部におけるＭｌ耐量が大幅に増強
されることから、電機子コイルに大きな電流を流すこと
が可能となって、大きな加速・減速トルクの発生が容易
に行えることになる。

【発明の実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１図において、１は円筒状をなした固定子鉄心、２は
固定子鉄心ｌの内周側に設けられている溝に巻設された
電機子コイル、５は回転子であって、回転軸６とこの回
転子５の外周部分に固着された円弧状マグネット７ａと
によって構成されている。そして、円弧状マグネット７
ａの磁化容易方向は、第２図に示すように、外周方向で
は円弧状マグネット７ａの中心線に向かう方向となって
いる。このように構成さた同期式ＡＣサーボモータの回転子に
おいては、磁化容易方向の延長線が円弧状マグネッ）７
ａにおける中心線上の一点に集中することになる。この
結果、円弧状マグネット７ａの中心線に向かって磁束が
集中することから、円弧状マグネット７ａにおける中心
部分の磁束密度カセ高くなり、また円弧状マグネット７
ａの両端部分における磁束密度が低くなることから、固
定鉄心１と円弧状マグネット？ａとの間における空隙部
分の磁束密度が、正弦波状をなした分布となる。□ 第３図は、同期式ＡＣサーボモータの回転状態において
、円弧状マグネット７ａに作用する減磁界と磁化容易方
向との関係を示す図である。回転軸６の回転方向に対す
る円弧状マグネット７ａの後方側はｔＩｉ磁界を受ける
が、この減磁界が作用する方向は、円弧状マグネット７
ａの磁化容易方向と異なって、互いにある角度θ°を有
している。この結果、円弧状マグネット７ａが減磁するために必要
なｆＪＩｉ磁界の強さは、磁化容易方向と減磁界が作用
する方向が同一である場合に対して、第４図に示すよう
に１／ｃｏｓθ倍となって、円弧状マグネット７ａの減
磁耐量が増加したことになる。また、円弧状マグネット７ａにおける両端部の厚さを、
従来のように中央部分に対して薄くする必要がないため
に、この円弧状マグネット７ａの厚みに比例して減磁耐
量が増加することになる。つまり、円弧状マグネット７
ａの減磁耐量は、円弧状マグネット７ａの両端部におけ
る厚みが、従来に比較して増した分と、磁化容易方向に
対して減磁界が作用する方向の角度差による軽減分が重
畳して増えることになる。第５図は、前記第４図で示した効果を更に高めるために
、円弧状マグネット７ａの磁化容易方向を、その両端部
はど減磁界の作用する方向とのなす角度差を太き（した
ものである、ここで、係る角度差を順次大きくした場合
における磁化容易方向と、固定子鉄心１の内周と円弧状
マグネット７ａの外周との間における空隙部分の磁束密
度分布の関係を示すと、第６図〜第９図に示すようにな
る。つまり、円弧状マグネット７ａにおける磁化容易方
向が、第６図に示すように放射状をなしている場合には
、空隙部分にお・ける磁束密度分布は矩形波状となる。そして、この円弧状マグネット７ａにおける磁化容易方
向を、第６図から第７図。第８図、第９図に示すように、円弧状マグネット７ａの
外周中心方向に傾けるに従って、円弧状マグネット７ａ
の中央部分における磁束密度が高くなって、滑らかな正
弦波状となる。このように、円弧状マグネッ）？ａの磁
化容易方向を調整することによって、固定子鉄心１の内
周と円弧状マグネッｌ−７ａの外周との間における空隙
部分の磁束密度分布を正弦波に近づけることが可能にな
る。また、従来から行われていた固定子鉄心の内周と円弧状
マグネット７ａの外周との間における空隙を変化させる
方法と、この磁化容易方向を変える方法を組み合わせる
ことにより、空隙部分における磁束密度分布をより性格
な正弦波状にすることが可能になる。第１θ図はこの発明による同期式ＡＣサーボモータの回
転子の他の実施例を示す断面図であって、第１図と同一
部分は同符号を使用して示しである。第１０図において、１０は円弧状マグネット７ａにおけ
る周方向の極間に挿入されたブロック状の極間マグネッ
トである。そして、この極間マグネット１０は、保持力
に優れ、かつ磁化方向が円周方向に向いた異方性マグネ
ットを使用すると効果的であり、この場合における該極
間マグネット１０の内部における磁気方向を示したのが
第１１図である。ここで、磁極間に挿入された極間マグ
ネット１０は、円弧状マグネット７ａの磁路になると共
に、円弧状マグネッ）？ａの端部を磁気的に補強するこ
とになる。そして、この極間マグネット１０としては、
特に保持力が強いサマリウムコバルトマグネット等の希
土類マグネットの使用も考えられる。また、極間マグネ
ット１０は、円弧状マグネット７ａの極間に接着剤等に
より固着されて、円弧状マグネッ！−７ａと一体化され
た状態で、回転子の外周部を構成することから、強度が
増加することになる。次に、極間マグネットを使用することにより、マグネッ
トの減磁耐量は増大することを第１２図に示すマグネッ
トの特性図を使用して説明する。第１２図は一般的なマグネットの減磁特性を示す特性図
であって、Ｐｌは従来のマグネットにおける端部のパー
ミアンス係数を特性図上に示すもので、マグネットのＢ
−Ｈ曲線との交点Ｂ１がマグネットの特性点である。こ
こで、電機子コイル２に電流が流れ、円弧状マグネッ）
７ａに減磁界Ｈ７が作用した状態では、減磁界Ｈ１から
Ｐ、＋１の傾きで描いた直Ｓｉｒ”ｚと、マグネットの
４π１−Ｈカーブとの交点をＢ°８．とすると、この交
点Ｂ’ｚはマグネットの４πＩ−［（カーブにおける屈
曲部を越えているので、名グネットは減磁することにな
る。この発明においては、極間マグネットｌＯを使用し
ているので、円弧状マグネ、ント７ａにおける端部のパ
ーミアンスがＰｌと大きくなり、電機子コイル２に従来
と同一の電流が流れて：＄ｉ磁界が生じても、その強さ
はＨｚとなって、従来の減磁界の強さＨ３よりも小さな
値となる。これは、極間マグネットｌＯの挿入により、
円弧状マグネット７ａの端部における厚みが増したため
であり、ｐ’ｚ＋とマグネットの４πＩ−Ｈカーブとの
交点をＢ′２．は、屈曲部に至らないで減磁してしまう
からである。なお、上記実施例においては、極間マグネットとして、
異方性のブロック形状としたが、異方性であれば、その
形状は台形等の変形した形状であっても良く、また複数
個に分割しても良い。また、極間マグネットの材質は、
円弧状マグネットと同等以上の保持力を有すれば、その
効果が発揮されるので、フェライトあるいは希土類など
その材質は問わない。【発明の効果］以上のようにこの発明によれば、異方性マグネットの磁
化容易方向をマグネットの外周方向中心線に向かうよう
にしたものであるために、マグネトの両端部分を薄くす
ること無く、マグネットの外周部と固定鉄心との間にお
ける空隙部分における磁束密度分布を正弦波状にするこ
とができるゆまた、固定子鉄心からマグネットに作用す
る減磁界の方向をマグネットの磁化容易方向に対して傾
けることにより、互いにある角度を持たせているために
、マグネットが１Ａｉｆｆし難くなって、従来よりも大
きな電流を電機子コイルに流すことが可能となって、サ
ーボモータの発生トルクを大きくすることができる。また、マグネットを円、弧状とし、その極間に異方性を
有する極間マグネットを挿入固定することにより、円弧
状マグネットの回転方向端面における減磁界耐量が増大
すると共に、耐遠心強度の高いものが得られる等の種々
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による同期式ＡＣサーボモータの回転
子の一実施例を示す断面図、第２図は第１図に示す円弧
状マグネットの磁化容易方向を示す図、第３図は円弧状
マグネットに作用する減磁界の強さと方向を示す図、第
４図は円弧状マグネットの磁化容易方向と減磁界の方向
を示す図、第５図は円弧状マグネットにおける磁化容易
方向を変えた場合の例を示す図、第６図〜第９図は円弧
状マグネットの磁化容易方向を変えた場合における磁束
密度分布の変化を示す図、第１０図はこの発明による同
期式ＡＣサーボモータの回転子の他の実施例を示す断面
図、第１１図は第１０図に示す円弧状マグネットにおけ
る磁化容易方向を示す図、第１２図は第１０図の他の実
施例による減磁耐量の増加を説明する特性図、第１３図
は従来の同期式ＡＣサーボモータを示す一部切り欠き側
面図、第１４図は第１３図に示すＡ−Ａ線に沿う断面図
、第１５図は第１４図に示すマグネットの磁化容易化方
向を示す図、第１６図は空隙に作用する磁束の方向を示
す図である。ｌは固定子鉄心、２は電機子コイル、５は回転子、６は
回転軸、７ａは円弧状マグネット、ｌＯは極間マグネッ
ト。なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転子の外周に異方性の円弧状マグネットを複数
個固着して磁極を構成する同期式ＡＣサーボモータの回
転子において、前記円弧状マグネットの磁化容易方向を
この円弧状マグネットの外周に延長した線が円弧状マグ
ネットの中心線と円弧状マグネットの外周方向において
交わるようにしたことを特徴とする同期式ＡＣサーボモ
ータの回転子。
（２）回転子の外周に異方性の円弧状マグネットを複数
個固着して磁極を構成する同期式ＡＣサーボモータの回
転子において、円弧状マグネットの磁化容易方向を前記
円弧状マグネットの中心線と平行か円弧状マグネットの
外周方向中心線に向かう方向とすると共に、前記円弧状
マグネットの隣極円周方向端面における間隙間に、磁化
容易方向を円周方向とする異方性マグネットを挿入固着
したことを特徴とする同期式ＡＣサーボモータの回転子
。